DE102020130722A1

DE102020130722A1 - Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102020130722A1
Application number: DE102020130722.5A
Authority: DE
Inventors: Tac Koon Kim; Bu Yeol Ryu; Hyun Do Jeon
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2020-08-03
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2022-02-03
Also published as: KR20220016564A; CN114060585A; US11280425B2; US20220034419A1

Abstract

Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil für ein Fahrzeug, aufweisend ein oberes Gehäuse (110), eine Hülse (112), die in dem oberen Gehäuse (110) montiert ist und mit einer Spule (111) umwickelt ist, einen Kern (113), der in der Hülse (112) montiert ist und eine Plungerpassage (114) aufweist, einen Plungerdrehpfad (114-1), der in einer Innenfläche der Plungerpassage (114) ausgebildet ist und eine obere Haltenut (114-2) und eine untere Haltenut (114-3) aufweist, einen ersten Plunger (115-1), einen zweiten Plunger (115-2), der einen Haltevorsprung (115-4) aufweist und mit dem ersten Plunger (115-1) gekuppelt ist, ein unteres Gehäuse (130), das mit dem oberen Gehäuse (110) zusammengebaut ist und eine erste Passage (131), eine zweite Passage (132) und eine Verbindungspassage (133) aufweist, einen Ventilkörper (117), der unter dem ersten Plunger (115-1) angeordnet ist und vertikal bewegbar ist, eine erste Feder (119), die zwischen einer unteren Fläche des Kerns (113) und einem unteren Ende des ersten Plungers (115-1) angeordnet ist, und eine zweite Feder (120), die zwischen einer unteren Fläche des Ventilkörpers (117) und der Verbindungspassage (133) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil für ein Fahrzeug.
Bei einem herkömmlichen Absperrventil kann, da ein Strom kontinuierlich einer Spule zugeführt wird, um das Absperrventil in dem geöffneten Zustand zu halten, wenn das Absperrventil durch Zuführen von Strom zu der Spule geöffnet wird, die Batterie elektrisch entladen werden.
Bei dem herkömmlichen Absperrventil kann, da der Strom kontinuierlich der Spule zugeführt wird, eine funktionelle Verschlechterung infolge einer Wärmeerzeugung auftreten.
Außerdem kann, wenn eine Betriebseinstellung derart eingerichtet ist, dass die Zuführung von Strom zu der Spule freigegeben wird und das Absperrventil zwangsläufig geschlossen wird, um die elektrische Entladung der Batterie und das Auftreten eines Brandes zu reduzieren, nachdem die begrenzte Öffnungszeit des Absperrventils vorüber ist, der Innendruck in dem Kraftstoffbehälter infolge eines abrupten Schließens des Absperrventils während des Tankens steigen, und der Kraftstoff kann aus dem Kraftstoffbehälter überströmen.
Darüber hinaus kann der Plunger des herkömmlichen Absperrventils, welcher dazu bestimmt ist, das Absperrventil zu öffnen und zu schließen, in der Öffnungsposition und der Schließposition nicht stabil gehalten werden.
Mit der Erfindung wird ein Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil für ein Fahrzeug geschaffen, welches einen Plunger verwendet, der aus einem ersten Plunger, welcher derart konfiguriert ist, dass er vertikal bewegbar ist, und einem zweiten Plunger zusammengesetzt ist, welcher derart konfiguriert ist, dass er entlang einem Plungerdrehpfad so bewegt wird, dass der Plunger in einer Öffnungsposition oder einer Schließposition mechanisch gehalten wird, wenn einer Spule kein Strom zugeführt wird, um dadurch die kontinuierliche Zufuhr von Strom zu der Spule und somit die elektrische Entladung einer Batterie zu verhindern und dadurch die Funktion und die Haltbarkeit des Absperrsolenoidventils durch stabiles Halten des Plungers, eines Ventilkörpers und dergleichen in der Öffnungs- und der Schließposition davon zu verbessern.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil für ein Fahrzeug vorgesehen, aufweisend ein oberes Gehäuse, eine Hülse, die in dem oberen Gehäuse montiert ist und um welche herum eine Spule gewickelt ist, einen Kern, der in der Hülse montiert ist und eine Plungerpassage aufweist, welche an einem unteren Ende davon offen ist, einen Plungerdrehpfad, der in einer Innenfläche der Plungerpassage in der Form eines geschlossenen Ringes derart ausgebildet ist, dass er eine obere Haltenut und eine untere Haltenut aufweist, einen zweiten Plunger, der einen Haltevorsprung aufweist, welcher an einer Umfangsfläche davon derart ausgebildet ist, dass er entlang dem Plungerdrehpfad angehoben und abgesenkt wird und in der oberen Haltenut und der unteren Haltenut aufgenommen und gehalten wird, einen ersten Plunger, der mit dem zweiten Plunger derart gekuppelt ist, dass der zweite Plunger an dem ersten Plunger angeordnet ist und relativ zu dem ersten Plunger drehbar ist, wobei der erste Plunger in der Plungerpasssage vertikal bewegbar angeordnet ist, ein unteres Gehäuse, das mit dem oberen Gehäuse zusammengebaut ist, wobei das untere Gehäuse eine erste Passage, die mit einem Kraftstoffbehälter in Verbindung steht, eine zweite Passage, die mit einem Kanister in Verbindung steht, und eine Verbindungspassage aufweist, die zwischen der ersten Passage und der zweiten Passage ausgebildet ist, einen Ventilkörper, der unter dem ersten Plunger angeordnet ist und vertikal bewegbar ist, um die Verbindungspassage zu öffnen und zu schließen, eine erste Feder, die zwischen der unteren Fläche des Kerns und dem unteren Ende des ersten Plungers angeordnet ist, und eine zweite Feder, die zwischen der unteren Fläche des Ventilkörpers und der Verbindungspassage angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der zweite Plunger eine Drehwelle aufweisen, die von einem unteren Abschnitt davon vorsteht, und der erste Plunger kann eine Kupplungsöffnung aufweisen, die in dem oberen Abschnitt davon ausgebildet ist, wobei die Drehwelle des zweiten Plungers in die Kupplungsöffnung in dem ersten Plunger drehbar eingesetzt ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann der Plungerdrehpfad in einer Innenfläche eines oberen Abschnitts der Plungerpassage in dem Kern derart ausgebildet sein, dass er eine herzkurvenförmige Spur definiert und eine vorbestimmte Tiefe hat.
In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die obere Haltenut an einem höchsten Punkt in dem Plungerdrehpfad konkav nach unten ausgebildet sein, und die untere Haltenut kann an dem tiefsten Punkt in dem Plungerdrehpfad konkav nach unten ausgebildet sein.
In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann der zweite Plunger an einer oberen Fläche davon mit einem Anschlag versehen sein, welcher mit einer oberen Endfläche der Plungerpassage, die in dem Kern ausgebildet ist, in Kontakt steht, während er Stöße absorbiert.
In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann, wenn der Spule für einen Vorgang des Öffnens des Absperrsolenoidventils Strom zugeführt wird, der erste Plunger angehoben werden, und der Haltevorsprung des zweiten Plungers kann entlang dem Plungerdrehpfad angehoben werden und kann an einem Eintritt der oberen Haltenut positioniert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann, wenn der Haltevorsprung des zweiten Plungers an dem Eintritt der oberen Haltenut positioniert ist, die Zuführung von Strom zu der Spule freigegeben werden, und der Haltevorsprung kann in der oberen Haltenut aufgenommen werden, so dass das Absperrsolenoidventil in einem geöffneten Zustand gehalten wird, während der Spule kein Strom zugeführt wird.
In einer anderen weiteren bevorzugten Ausführungsform kann, wenn der Spule für einen Vorgang des Schließens des Absperrsolenoidventils temporär Strom zugeführt wird, der erste Plunger angehoben werden, und der Haltevorsprung des zweiten Plungers kann aus der oberen Haltenut entweichen und kann in den Plungerdrehpfad eintreten.
In noch einer anderen weiteren bevorzugten Ausführungsform kann, wenn der Haltevorsprung des zweiten Plungers von der oberen Haltenut in den Plungerdrehpfad eintritt, die Zuführung von Strom zu der Spule freigegeben (z.B. weggenommen) werden, wodurch der erste Plunger abgesenkt wird, und der Haltevorsprung des zweiten Plungers entlang dem Plungerdrehpfad abgesenkt wird und infolge der federnden Rückstellkraft der ersten Feder in der unteren Haltenut aufgenommen und darin gehalten wird.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Ansicht, die einen Vorgang darstellt, bei welchem das Verdampfungsgas in einem Kraftstoffbehälter in einem Kanister gesammelt wird und dann zu einem Verbrennungsmotor abgeführt wird;
2 eine schematische Ansicht, die eine Struktur darstellt, in welcher ein Absperrventil zwischen dem Kraftstoffbehälter und dem Kanister vorgesehen ist;
3 eine Querschnittsansicht, welche die Struktur eines herkömmlichen Absperrventils und den Schließvorgang davon darstellt;
4 und 5 Querschnittsansichten, welche die Struktur des herkömmlichen Absperrventils und den Öffnungsvorgang davon darstellen;
6 eine Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
7 eine perspektivische Ansicht, welche die Spur des Plungerdrehpfades darstellt, der in dem Kern des Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventils für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist;
8 eine perspektivische Ansicht, die den zweiten Plunger des Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventils für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
9A bis 9D vergrößerte Querschnittsansichten, die nacheinander einen Öffnungsvorgang des Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventils für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen; und
10A bis 10D vergrößerte Querschnittsansichten, die nacheinander einen Schließvorgang des Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventils für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen.

Es versteht sich, dass die angehängten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Eigenschaften darstellen, welche die grundlegenden Prinzipien der Erfindung aufzeigen. Die speziellen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, die zum Beispiel spezielle Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen umfassen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise durch die jeweils beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf dieselben oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung durch die einzelnen Figuren der Zeichnung hinweg.
Nachfolgend wird nun auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu bestimmt ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung dazu bestimmt, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen abzudecken, welche im Umfang der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, enthalten sein können.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Mit Bezug auf 1 ist ein Kraftstoffbehälter 10 für ein Fahrzeug mit einem Kanister 20 verbunden, welcher derart konfiguriert ist, dass er Verdampfungsgas von Kraftstoff sammelt und das Verdampfungsgas an die Brennkammer in einem Verbrennungsmotor 30 abführt, so dass das Verdampfungsgas in der Brennkammer verbrannt wird.
Zu diesem Zweck ist eine Auslassleitung 13 zwischen einem Einlass 21 des Kanisters 20 und dem Kraftstoffbehälter 10 angeordnet und damit verbunden, und eine Abführleitung 14 ist zwischen dem Auslass 22 des Kanisters 20 und einem Verbrennungsmotor-Ansaugkanal 31 angeordnet und damit verbunden.
Der Kanister 20 ist darin mit einem Sammler (nicht gezeigt) versehen, welcher derart konfiguriert ist, dass er Verdampfungsgas adsorbiert und sammelt, und ist mit einer Auslassöffnung 23 versehen, durch welche hindurch die übrige abgeführte Luft mit Ausnahme des Verdampfungsgases, das in dem Sammler gesammelt ist, zu der Außenseite ausgelassen wird.
Folglich wird der Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter 10 durch den Betrieb einer Kraftstoffpumpe 11 über eine Kraftstoffzuführleitung 12 zu dem Verbrennungsmotor 30 geführt, um verbrannt zu werden, und das Verdampfungsgas von dem Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter 10 wird über die Auslassleitung 13 in dem Kanister 20 gesammelt und infolge des Ansaugunterdruckes des Verbrennungsmotors über die Abführleitung 14 zu dem Verbrennungsmotor 30 geführt, um verbrannt zu werden.
Hybridfahrzeuge, insbesondere Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEV) fahren mittels eines Antriebselektromotors in einem EV-Fahrmodus. Jedoch gibt es, wenn Verdampfungsgas in dem Kanister 20 maximal gesammelt ist, eine Begrenzung der Ansammlung des Verdampfungsgases, welches von dem Kraftstoffbehälter 10 kontinuierlich eingeführt wird.
Obwohl das in dem Kanister 20 gesammelte Verdampfungsgas zu dem Verbrennungsmotor abgeführt wird, um verbrannt zu werden, wird, wenn das Hybridfahrzeug in einen HEV-Fahrmodus umgewandelt wird, in welchem der Verbrennungsmotor betrieben wird, das Verdampfungsgas in einem geparkten oder gestoppten Zustand oder einem EV-Fahrmodus von dem Kraftstoffbehälter 10 über die Ansammlungskapazität des Kanisters 20 hinaus kontinuierlich eingeführt.
Dementsprechend wird, wenn das Verdampfungsgas in dem Zustand, in welchem das Verdampfungsgas in dem Kanister 20 maximal gesammelt ist, von dem Kraftstoffbehälter 10 in den Kanister 20 kontinuierlich eingeführt wird, das Verdampfungsgas, das die Ansammlungskapazität des Kanisters 20 überschreitet, nicht in dem Kanister 20 gesammelt, sondern über die Auslassöffnung 23 zu der Atmosphäre ausgelassen, wodurch ein Problem der Luftverschmutzung auftritt.
Um die obigen Probleme zu lösen, ist ein Absperrsolenoidventil 200 in der Auslassleitung 13 montiert, die sowohl mit dem Kraftstoffbehälter 10 als auch mit dem Einlass 21 des Kanisters 20 verbunden ist, so dass das Absperrventil 200 geschlossen oder geöffnet wird, um die Strömung des Verdampfungsgases von dem Kraftstoffbehälter 10 zu dem Kanister 20 zu blockieren oder zu ermöglichen, wie in 2 gezeigt ist.
Das Absperrventil 200, welches ein Absperrventil des Solenoid-Typs ist, das derart konfiguriert ist, dass es auf die Zuführung von Strom geöffnet wird, wird normalerweise im geschlossenen Zustand gehalten, jedoch wird es nur geöffnet, wenn der Verbrennungsmotor betrieben wird oder der Kraftstoffbehälter betankt wird.
Spezieller wird das Absperrventil 200 in einem normalen Zustand, in welchem der Verbrennungsmotor nicht betrieben wird, wie in einem geparkten oder gestoppten Zustand oder einem EV-Fahrmodus, in dem geschlossenen Zustand gehalten. Jedoch wird das Sperrventil 200 durch Zuführung von Strom in Erwiderung auf ein Signal von einer Steuereinrichtung (zum Beispiel einer Verbrennungsmotor-Steuereinrichtung ECU) beim Betrieb des Verbrennungsmotors oder durch Zuführung von Strom in Erwiderung auf ein Signal von einer Steuereinrichtung (zum Beispiel einem Karosseriesteuermodul BCM) beim Betanken geöffnet.
Folglich wird, wenn das Absperrventil 200 in dem geschlossenen Zustand gehalten wird, das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 hermetisch in dem Kraftstoffbehälter 10 gespeichert, ohne dass es in den Kanister 20 strömt, um dadurch zu verhindern, dass das Verdampfungsgas über den Kanister 20 zu der Atmosphäre abgeführt wird.
Indessen wird, wenn das Absperrventil 200 beim Betrieb des Verbrennungsmotors geöffnet ist, das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 über das geöffnete Absperrventil 200 in dem Kanister 20 gesammelt, und das in dem Kanister 20 gesammelte Verdampfungsgas wird infolge des Ansaugunterdruckes des Verbrennungsmotors zu dem Verbrennungsmotor abgeführt, um verbrannt zu werden.
Außerdem wird, wenn das Absperrventil 200 beim Betanken des Kraftstoffbehälters geöffnet ist, das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 über das geöffnete Absperrventil 200 in dem Kanister 20 gesammelt, und der Innendruck in dem Kraftstoffbehälter 10 wird freigegeben, um dadurch zu ermöglichen, dass der Kraftstoffbehälter leicht betankt werden kann.
Zu diesem Zeitpunkt führt, wenn ein Betankungsknopf in dem Fahrzeug von einem Benutzer gedrückt wird, die Steuereinrichtung (zum Beispiel die Karosseriesteuereinrichtung BCM) eine Steuerung durch, um zu prüfen, ob das Absperrventil 200 zum Freigeben des Innendruckes in dem Kraftstoffbehälter 10 geöffnet ist, und um einen elektrischen Tankdeckel 40 zu öffnen.
Die Konstruktion und der Betrieb des herkömmlichen Absperrventils wird nun mit Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben.
Das Absperrventil 200 ist aus einem oberen Gehäuse 210 und einem unteren Gehäuse 230 zusammengesetzt, welche derart miteinander gekuppelt sind, dass sie das Erscheinungsbild des Ventils 200 definieren.
In dem unteren Gehäuse 230 ist eine erste Passage 231, die mit dem Kraftstoffbehälter 10 in Verbindung steht, und eine zweite Passage 232 ausgebildet, die mit dem Kanister in Verbindung steht. Eine Verbindungspassage 233 ist in dem Grenzabschnitt zwischen der ersten Passage 231 und der zweiten Passage 232 derart definiert, dass sie mittels eines Ventilkörpers 217 geöffnet und geschlossen werden kann.
Eine hohle Hülse 212, um welche herum eine Spule 211 gewickelt ist, ist an der Innenwand des oberen Gehäuses 210 montiert, und ein Kern 213 ist in der Hülse 212 montiert.
In dem Kern 213 ist eine Plungerpassage 214 ausgebildet, welche an dem unteren Ende davon offen ist, und ein Plunger 215 ist in der Plungerpassage 214 vertikal bewegbar angeordnet.
In dem Plunger 215 ist eine Ventilpassage 216 ausgebildet, welche an dem unteren Ende davon offen ist. Ein Ventilkörper 217 ist in der Ventilpassage 216 vertikal bewegbar angeordnet, um die Verbindungspassage 233 zu öffnen und zu schließen.
Eine Verdampfungsgaspassage 218 ist durch den Ventilkörper 217 hindurch vertikal ausgebildet, um zu ermöglichen, dass das Verdampfungsgas dahindurchtritt.
Hier ist eine erste Feder 219 zwischen der unteren Fläche des Kerns 213 und dem unteren Ende des Plungers 215 angeordnet, und eine zweite Feder 220 ist zwischen der unteren Fläche des Ventilkörpers 217 und der Verbindungspassage 233 angeordnet.
Schließvorgang des Absperrventils:

Mit Bezug auf 3 wird, wenn der Spule 211 kein Strom zugeführt wird, der Plunger 215 abgesenkt, während er den Ventilkörper 217 infolge der federnden Rückstellkraft der ersten Feder 219 in einer Spannungsrichtung drückt. Dementsprechend wird, da der Ventilkörper 217 die Verbindungspassage 233 schließt, während er die zweite Feder 220 komprimiert, das Absperrventil 200 geschlossen, so dass das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 nicht in den Kanister 20 strömen kann.

Folglich wird, da das Absperrventil 200 in dem geschlossenen Zustand gehalten wird, während der Verbrennungsmotor nicht betrieben wird, wie in einem geparkten oder gestoppten Zustand oder einem EV-Fahrmodus, das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 hermetisch in dem Kraftstoffbehälter 10 gespeichert, ohne dass es zu dem Kanister 20 strömt, um dadurch zu verhindern, dass das Verdampfungsgas über den Kanister 20 zu der Atmosphäre abgeführt wird.
Öffnungsvorgang des Absperrventils:

Mit Bezug auf 4 wird, wenn der Spule 211 Strom zugeführt wird, der Plunger 215 infolge der magnetischen Anziehung sofort entlang der Plungerpassage 214 in dem Kern 213 angehoben, und daher wird ein Spalt zwischen dem Plunger 215 und dem Ventilkörper 217 gebildet.

Folglich strömt das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 nacheinander durch die erste Passage 231 in dem unteren Gehäuse 230, den zwischen dem Plunger 215 und dem Ventilkörper 217 definierten Spalt, die Verdampfungsgaspassage 218 in dem Ventilkörper 217 und die zweite Passage 232 in dem unteren Gehäuse 230 hindurch, und daher wird das Verdampfungsgas in dem Kanister 20 gesammelt, der mit der zweiten Passage 232 verbunden ist.
Wie in 5 gezeigt, wird der Ventilkörper 217 anschließend infolge der federnden Rückstellkraft der zweiten Feder 220 in einer Spannungsrichtung entlang der Ventilpassage 216 in dem Plunger 215 angehoben, und die Verbindungspassage 233 wird daher geöffnet. Demzufolge strömt das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 nacheinander durch die erste Passage 231, die Verbindungspassage 233 und die zweite Passage 232 in dem unteren Gehäuse 230 hindurch und wird daher in dem Kanister 20 gesammelt.
Folglich wird, wenn der Verbrennungsmotor des Hybridfahrzeuges betrieben wird, das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 über die geöffnete Verbindungspassage 200 in dem Kanister 20 gesammelt, und das in dem Kanister 20 gesammelte Verdampfungsgas wird infolge des Ansaugunterdruckes des Verbrennungsmotors zu dem Verbrennungsmotor abgeführt, um verbrannt zu werden.
Außerdem wird, wenn der Kraftstoffbehälter 10 betankt wird, das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 über das geöffnete Absperrventil 200 in dem Kanister 20 gesammelt, und der Innendruck in dem Kraftstoffbehälter 10 wird freigegeben, um dadurch zu ermöglichen, dass der Kraftstoffbehälter 10 leicht betankt werden kann.
6 zeigt ein Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Wie in 6 gezeigt, ist das Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil 100 gemäß der Ausführungsform aus einem oberen Gehäuse 110 und einem unteren Gehäuse 130 zusammengesetzt, welche derart miteinander gekuppelt sind, dass sie das Erscheinungsbild des Ventils 100 definieren.
In dem unteren Gehäuse 130 ist eine erste Passage 131, die mit einem Kraftstoffbehälter in Verbindung steht, und eine zweite Passage 132 ausgebildet, die mit einem Kanister in Verbindung steht. Eine Verbindungspassage 133 ist in dem Grenzabschnitt zwischen der ersten Passage 131 und der zweiten Passage 132 derart definiert, dass sie mittels eines Ventilkörpers 117 geöffnet und geschlossen werden kann.
Eine hohle Hülse 112, um welche herum eine Spule 111 gewickelt ist, ist an der Innenwand des oberen Gehäuses 110 montiert, und ein Kern 113 ist in der Hülse 112 montiert.
Der Kern 113 ist darin mit einer Plungerpassage 114 versehen, welche an dem unteren Ende davon offen ist.
Insbesondere ist die Plungerpassage 114 in dem Kern 113 an der Innenfläche davon mit einem Plungerdrehpfad 114-1 versehen, welcher ein geschlossener Zirkulationspfad ist und darin eine obere Haltenut 114-2 und eine untere Haltenut 114-3 aufweist.
Spezieller ist der Plungerdrehpfad 114-1 in einem oberen Abschnitt der Innenfläche der Plungerpassage 114 in dem Kern 113 derart ausgebildet, dass er eine geschlossene herzkurvenförmige Spur mit einer vorbestimmten Tiefe aufweist, wie speziell in 7 gezeigt ist.
Die obere Haltenut 114-2 ist an dem höchsten Punkt in dem Plungerdrehpfad 114-1 konkav nach unten ausgebildet, und die untere Haltenut 114-3 ist an dem tiefsten Punkt in dem Plungerdrehpfad 114-1 nach unten ausgespart ausgebildet.
Gemäß der Ausführungsform sind ein erster Plunger 115-1 und ein zweiter Plunger 115-2 in der Plungerpassage 114 in dem Kern 113 vertikal bewegbar angeordnet.
Der erste Plunger 115-1 weist eine Kupplungsöffnung 115-3, die in einem oberen Abschnitt davon ausgebildet ist und mit welcher der zweite Plunger 115-2 drehbar gekuppelt ist, und eine Ventilpassage 116 auf, welche in einem unteren Abschnitt davon derart ausgebildet ist, dass sie an dem unteren Ende davon offen ist.
Wie in 8 gezeigt, ist der zweite Plunger 115-2 an der Umfangsfläche davon mit einem Haltevorsprung 115-4, welcher entlang dem Plungerdrehpfad 114-1 nach oben und nach unten bewegt wird und in der oberen Haltenut 114-2 oder der unteren Haltenut 114-3 aufgenommen und gehalten wird, und an dem unteren Ende davon mit einer Drehwelle 115-5 versehen, die von dem unteren Ende vorsteht.
Dementsprechend ist, wenn die Drehwelle 115-5 des zweiten Plungers 115-2 in die Kupplungsöffnung 115-3 in dem ersten Plunger 115-1 drehbar eingesetzt ist, der zweite Plunger 115-2 in dem vertikal übereinander angeordneten Zustand mit dem ersten Plunger 115-1 drehbar gekuppelt.
Folglich ist, wenn der zweite Plunger 115-2 in dem Zustand, in welchem der zweite Plunger 115-2 mit dem ersten Plunger 115-1 drehbar gekuppelt ist, in die Plungerpassage 114 eingesetzt ist, der Haltevorsprung 115-4 des zweiten Plungers 115-2 in dem Plungerdrehpfad 114-1 derart angeordnet, dass er angehoben und abgesenkt werden kann, während er sich entlang dem Plungerdrehpfad 114-1 dreht, und der erste Plunger 115-1 ist in der Plungerpassage 114 vertikal bewegbar angeordnet.
Der zweite Plunger 115-2 ist an der oberen Fläche davon mit einem Anschlag 115-6 versehen, welcher mit der oberen Fläche der Plungerpassage 114, die in dem Kern 114 ausgebildet ist, in Kontakt gelangt, um dadurch die vertikale Bewegung des zweiten Plungers 115-2 zu begrenzen und den zweiten Plunger 115-2 zu dämpfen.
Der Ventilkörper 117, welcher dazu bestimmt ist, die Verbindungspassage 133 in dem unteren Gehäuse 130 zu öffnen und zu schließen, ist in der Ventilpassage 116, die in dem ersten Plunger 115-1 ausgebildet ist, vertikal bewegbar angeordnet.
Der Ventilkörper 117 ist derart konstruiert, dass eine Verdampfungsgaspassage 118 durch den Ventilkörper 117 hindurch vertikal ausgebildet ist, um zu ermöglichen, dass Verdampfungsgas dahindurchtritt, und eine Blockierplatte 117-1 ist an dem Umfang des unteren Endes des Ventilkörpers 117 einstückig ausgebildet, um die Verbindungspassage 113 zu schließen.
Dementsprechend sind, wenn die Blockierplatte 117-1 des Ventilkörpers 117 die Verbindungspassage 133 schließt, während der Ventilkörper 117 mit der oberen Endfläche der Ventilpassage 116 in engen Kontakt gelangt und daher die Verdampfungsgaspassage 118 schließt, die erste Passage 131 und die zweite Passage 132 in dem unteren Gehäuse 130 in Bezug zueinander blockiert, um dadurch zu verhindern, dass das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter in den Kanister strömt.
Hier ist eine erste Feder 119 zwischen der unteren Fläche des Kerns 113 und dem unteren Ende des ersten Plungers 115-1 angeordnet, und eine zweite Feder 120 ist zwischen der unteren Fläche des Ventilkörpers 117 und der Verbindungspassage 133 angeordnet.
Der Betrieb des Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventils gemäß der Ausführungsform, welches in der oben beschriebenen Weise konstruiert ist, wird nun beschrieben.
Das Absperrsolenoidventil 100 wird in der Schließposition in dem normalen Zustand gehalten, in welchem der Verbrennungsmotor nicht betrieben wird, wie in einem geparkten oder gestoppten Zustand und einem EV-Fahrmodus. Das Absperrsolenoidventil 100 wird durch Zuführen von Strom in Erwiderung auf ein Signal von einer Steuereinrichtung (zum Beispiel einer Verbrennungsmotor-Steuereinrichtung ECU) beim Betrieb des Verbrennungsmotors oder in Erwiderung auf ein Signal von einer Steuereinrichtung (zum Beispiel einem Karosseriesteuermodul BCM) beim Betanken geöffnet.
Während das Absperrsolenoidventil 100 in der Schließposition gehalten wird, kann das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 nicht zu dem Kanister 20 strömen und wird in dem Kraftstoffbehälter 10 hermetisch gespeichert, um dadurch zu verhindern, dass das Verdampfungsgas über den Kanister 20 zu der Atmosphäre abgeführt wird.
Indessen wird, wenn das Absperrsolenoidventil 100 beim Betrieb des Verbrennungsmotors geöffnet ist, das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 über das geöffnete Absperrsolenoidventil 100 in dem Kanister 20 gesammelt, und das in dem Kanister 20 gesammelte Verdampfungsgas wird infolge des Ansaugunterdruckes des Verbrennungsmotors zu dem Verbrennungsmotor abgeführt, um verbrannt zu werden.
Außerdem wird, wenn das Absperrsolenoidventil 100 beim Betanken des Kraftstoffbehälters geöffnet ist, das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 über das geöffnete Absperrsolenoidventil 100 in dem Kanister 20 gesammelt, und der Innendruck in dem Kraftstoffbehälter 10 wird freigegeben, um dadurch zu ermöglichen, dass der Kraftstoffbehälter leicht betankt werden kann.
Öffnungsvorgang des Absperrsolenoidventils:

Die 9A bis 9D sind vergrößerte Querschnittsansichten, die nacheinander den Vorgang des Öffnens des Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventils für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellen.

Wenn der Spule 111 Strom zugeführt wird, wird der erste Plunger 115-1 infolge der magnetischen Anziehung entlang der Plungerpassage 114 in dem Kern 113 angehoben, während die erste Feder 119, welche zwischen der unteren Fläche des Kerns 113 und dem unteren Ende des ersten Plungers 115-1 angeordnet ist, komprimiert wird, und der zweite Plunger 115-2 wird entlang dem Plungerdrehpfad 114-1 angehoben.
Spezieller wird, wenn in dem Zustand, in welchem der Haltevorsprung 115-4 des zweiten Plungers 115-2 in der unteren Haltenut 114-3 in dem Plungerdrehpfad 114-1 aufgenommen ist, wie in 9A gezeigt ist, der Spule 111 Strom zugeführt wird, der erste Plunger 115-1 angehoben, während der Haltevorsprung 115-4 des zweiten Plungers 115-2 aus der unteren Haltenut 114-3 entweicht, wie in 9B gezeigt ist, und der Haltevorsprung 115-4 des zweiten Plungers 115-2 wird entlang dem Plungerdrehpfad 114-1 angehoben und an dem Eintritt der oberen Haltenut 114-2 positioniert, wie in 9C gezeigt ist.
Wenn in dem Zustand, in welchem der Haltevorsprung 115-4 des zweiten Plungers 115-2 an dem Eintritt der oberen Haltenut 114-2 positioniert ist, die Zuführung von Strom zu der Spule 111 freigegeben (z.B. weggenommen) wird, der Haltevorsprung 115-4 des zweiten Plungers 115-2 infolge der federnden Rückstellkraft der ersten Feder 119, welche auf den ersten Plunger 115-1 und den zweiten Plunger 115-2 in einer Spannungsrichtung wirkt, in der oberen Haltenut 114-2 aufgenommen und gehalten. Daher können der erste Plunger 115-1 und der zweite Plunger 115-2 nicht weiter abgesenkt werden, und das Absperrsolenoidventil 100 wird in der Öffnungsposition gehalten. Demzufolge ist es möglich, das Absperrsolenoidventil 100 in der Öffnungsposition zu halten, während diesem kein Strom zugeführt wird.
An diesem Punkt tritt, da der Ventilkörper 117 entlang der Ventilpassage 116 in dem ersten Plunger 115-1 angehoben wird, und daher die Verbindungspassage 133 infolge der federnden Rückstellkraft der zweiten Feder 120 in einer Spannungsrichtung geöffnet wird, das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 nacheinander durch die erste Passage 131, die Verbindungspassage 133 und die zweite Passage 132 hindurch und wird dann in dem Kanister 20 gesammelt.
Folglich wird, wenn der Verbrennungsmotor eines Hybridfahrzeuges betrieben wird, das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 über das geöffnete Absperrsolenoidventil 100 in dem Kanister 20 gesammelt, und das in dem Kanister 20 gesammelte Verdampfungsgas wird infolge des Ansaugunterdruckes des Verbrennungsmotors zu dem Verbrennungsmotor abgeführt, um in dem Verbrennungsmotor verbrannt zu werden.
Außerdem wird, wenn der Kraftstoffbehälter 10 betankt wird, das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 über das geöffnete Absperrsolenoidventil 100 in dem Kanister 20 gesammelt, und der Innendruck in dem Kraftstoffbehälter wird freigegeben, um dadurch zu ermöglichen, dass der Kraftstoffbehälter 10 leicht betankt werden kann.
Insbesondere ist es, da der ersten und der zweite Plunger 115-1 und 115-2 in der Öffnungsposition gehalten werden, selbst wenn der Spule 111 kein Strom zugeführt wird, möglich, das Absperrsolenoidventil 100 in dem Öffnungszustand zu halten. Demzufolge ist es möglich, eine elektrische Entladung der Batterie zu verhindern, welche anderenfalls auftreten würde, wenn in dem Zustand, in welchem das Absperrsolenoidventil geöffnet ist, der Spule 111 kontinuierlich Strom zugeführt wird, und es ist möglich, eine funktionelle Verschlechterung und die Gefahr einer Brandkatastrophe bedingt durch eine Wärmeerzeugung in dem Absperrsolenoidventil 100, die durch kontinuierliche Zufuhr von Strom zu der Spule 111 verursacht wird, zu verhindern.
Schließvorgang des Absperrsolenoidventils:

Die 10A bis 10D sind vergrößerte Querschnittsansichten, die nacheinander einen Schließvorgang des Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventils für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellen.

Um das Absperrsolenoidventil 100 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand umzuwandeln, muss der Haltevorsprung 115-4 des zweiten Plungers 115-2 aus der oberen Haltenut 114-2 entweichen.
Speziell muss, da der Haltevorsprung 115-4 des zweiten Plungers 115-2 in der oberen Haltenut 114-2 aufgenommen ist, wenn das Absperrsolenoidventil 100 geöffnet ist, wie in 10A gezeigt ist, der Haltevorsprung 115-4 des zweiten Plungers 115-2 aus der oberen Haltenut 114-2 entweichen, um das Absperrsolenoidventil 100 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand umzuwandeln, wie in 10B gezeigt ist.
Wenn der Spule 111 temporär Strom zugeführt wird, um das Absperrsolenoidventil 100 zu schließen, wird der erste Plunger 115-1 angehoben, und der Haltevorsprung 115-4 des zweiten Plungers 115-2 entweicht aus der oberen Haltenut 114-2 und tritt in den Plungerdrehpfad 114-1 ein, wie in 10B gezeigt ist.
Anschließend wird in dem Moment, in dem der Haltevorsprung 115-4 des zweiten Plungers 115-2 über den höchsten Punkt in der Plungerdrehpassage 114-1 vorbeigeht, die Zuführung von Strom zu der Spule 111 unterbrochen, wie in 10C gezeigt ist.
Folglich wird der Haltevorsprung 115-4 des zweiten Plungers 115-2 entlang dem Plungerdrehpfad 114-1 abgesenkt und infolge der federnden Rückstellkraft der ersten Feder 119, welche auf den ersten Plunger 115-1 und den zweiten Plunger 115-2 in der Spannungsrichtung wirkt, in der unteren Haltenut 114-3 aufgenommen, um dadurch den ersten Plunger 115-1 und den zweiten Plunger 115-2 in der Schließposition zu halten, wie in 10D gezeigt ist.
Dementsprechend kann, da das Absperrsolenoidventil 100 in der Schließposition in dem normalen Zustand, in welchem der Verbrennungsmotor nicht betrieben wird, wie in einem geparkten oder gestoppten Zustand oder einem EV-Fahrmodus, gehalten wird, das Verdampfungsgas in dem Kraftstoffbehälter 10 nicht zu dem Kanister 20 strömen und wird in dem Kraftstoffbehälter 10 hermetisch gespeichert, um es dadurch möglich zu machen, zu verhindern, dass das Verdampfungsgas über den Kanister 20 zu der Atmosphäre abgeführt wird.
Aufgrund der oben beschriebenen Konstruktion bietet die Erfindung die folgenden Effekte.
Erstens ist es, da der Plunger in der Öffnungs- und der Schließposition mechanisch gehalten werden kann, während der Spule kein Strom zugeführt wird, möglich, das Absperrsolenoidventil in dem geöffneten Zustand zu halten, während die Zuführung von Strom zu der Spule unterbrochen ist, und daher ist es möglich, eine elektrische Entladung der Batterie bedingt durch kontinuierliche Zufuhr von Strom zu der Spule, während das Absperrsolenoidventil in dem geöffneten Zustand ist, zu verhindern.
Zweitens ist es, da der Haltevorsprung des zweiten Plungers in der oberen oder der unteren Haltenut in dem Plungerdrehpfad stabil aufgenommen und gehalten wird, möglich, die Plunger, den Ventilkörper und dergleichen in der Öffnungs- und der Schließposition ohne Verlagerung zu halten, wodurch die Funktion und die Haltbarkeit des Absperrsolenoidventils verbessert wird.

Claims

Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil für ein Fahrzeug, aufweisend: ein oberes Gehäuse (110); eine Hülse (112), die in dem oberen Gehäuse (110) montiert ist und mit einer Spule (111) umwickelt ist; einen Kern (113), der in der Hülse (112) montiert ist und eine Plungerpassage (114) aufweist, welche an einem unteren Ende der Plungerpassage (114) offen ist; einen Plungerdrehpfad (114-1), der in einer Innenfläche der Plungerpassage (114) in der Form eines geschlossenen Ringes derart ausgebildet ist, dass er eine obere Haltenut (114-2) und eine untere Haltenut (114-3) aufweist; einen zweiten Plunger (115-2), der einen Haltevorsprung (115-4) aufweist, welcher an einer Umfangsfläche des zweiten Plungers (115-2) derart ausgebildet ist, dass er entlang dem Plungerdrehpfad (114-1) angehoben und abgesenkt wird und in der oberen Haltenut (114-2) und der unteren Haltenut (114-3) aufgenommen und gehalten wird; einen ersten Plunger (115-1), der mit dem zweiten Plunger (115-2) derart gekuppelt ist, dass der zweite Plunger (115-2) an dem ersten Plunger (115-1) angeordnet ist und relativ zu dem ersten Plunger (115-1) drehbar ist, wobei der erste Plunger (115-1) vertikal bewegbar ist und in der Plungerpasssage (114) angeordnet ist; ein unteres Gehäuse (130), das mit dem oberen Gehäuse (110) zusammengebaut ist, wobei das untere Gehäuse (130) ferner aufweist: eine erste Passage (131), die mit einem Kraftstoffbehälter (10) in Verbindung steht; eine zweite Passage (132), die mit einem Kanister (20) in Verbindung steht; und eine Verbindungspassage (133), die zwischen der ersten Passage (131) und der zweiten Passage (132) ausgebildet ist; einen Ventilkörper (117), der unter dem ersten Plunger (115-1) angeordnet ist und vertikal bewegbar ist, um die Verbindungspassage (133) zu öffnen und zu schließen; eine erste Feder (119), die zwischen einer unteren Fläche des Kerns (113) und einem unteren Ende des ersten Plungers (115-1) angeordnet ist; und eine zweite Feder (120), die zwischen einer unteren Fläche des Ventilkörpers (117) und der Verbindungspassage (133) angeordnet ist.
Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil nach Anspruch 1, wobei: der zweite Plunger (115-2) eine Drehwelle (115-5) aufweist, die von einem unteren Abschnitt des zweiten Plungers (115-2) vorsteht, der erste Plunger (115-1) eine Kupplungsöffnung (115-3) aufweist, die in einem oberen Abschnitt des ersten Plungers (115-1) ausgebildet ist, und die Drehwelle (115-5) des zweiten Plungers (115-2) in die Kupplungsöffnung (115-3) in dem ersten Plunger (115-1) drehbar eingesetzt ist.
Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Plungerdrehpfad (114-1) in einer Innenfläche eines oberen Abschnitts der Plungerpassage (114) in dem Kern (113) ausgebildet ist und derart konfiguriert ist, dass er eine herzkurvenförmige Spur definiert und eine vorbestimmte Tiefe hat.
Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die obere Haltenut (114-2) an einem höchsten Punkt in dem Plungerdrehpfad (114-1) konkav nach unten ausgebildet ist, und die untere Haltenut (114-3) an einem tiefsten Punkt in dem Plungerdrehpfad (114-1) konkav nach unten ausgebildet ist.
Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der zweite Plunger (115-2) an einer oberen Fläche des zweiten Plungers (115-2) mit einem Anschlag (115-6) versehen ist, und der Anschlag (115-6) derart konfiguriert ist, dass er mit einer oberen Endfläche der Plungerpassage (114), die in dem Kern (114) ausgebildet ist, in Kontakt steht, während er Stöße absorbiert.
Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, wenn der Spule (111) für einen Öffnungsvorgang des Absperrsolenoidventils (100) Strom zugeführt wird, der erste Plunger (115-1) angehoben wird, und der Haltevorsprung (115-4) des zweiten Plungers (115-2) entlang dem Plungerdrehpfad (114-1) angehoben wird und an einem Eintritt der oberen Haltenut (114-2) positioniert wird.
Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil nach Anspruch 6, wobei, wenn der Haltevorsprung (115-4) des zweiten Plungers (115-2) an dem Eintritt der oberen Haltenut (114-2) positioniert ist, die Zuführung von Strom zu der Spule (111) freigegeben wird, und der Haltevorsprung (115-4) des zweiten Plungers (115-2) in der oberen Haltenut (114-2) aufgenommen wird, so dass das Absperrsolenoidventil (100) in einem geöffneten Zustand gehalten wird, während der Spule (111) kein Strom zugeführt wird.
Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei, wenn der Spule (111) für einen Schließvorgang des Absperrsolenoidventils (100) temporär Strom zugeführt wird, der erste Plunger (115-1) angehoben wird und der Haltevorsprung (115-4) des zweiten Plungers (115-2) aus der oberen Haltenut (114-2) austritt und in den Plungerdrehpfad (114-1) eintritt.
Kraftstoffbehälter-Absperrsolenoidventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei, wenn der Haltevorsprung (115-4) des zweiten Plungers (115-2) von der oberen Haltenut (114-2) in den Plungerdrehpfad (114-1) eintritt, die Zuführung von Strom zu der Spule (111) freigegeben wird, wobei der erste Plunger (115-1) abgesenkt wird, und der Haltevorsprung (115-4) des zweiten Plungers (115-2) entlang dem Plungerdrehpfad (114-1) abgesenkt wird und infolge der federnden Rückstellkraft der ersten Feder (119) in der unteren Haltenut (114-3) gehalten wird.