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Hintergrund
und Zusammenfassung
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Die
vorliegende Anmeldung bezieht sich auf eine Fahrzeug-Kraftstofftankentlüftung.
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Herkömmliche
Druck- und/oder Unterdruckentlastungs-Ventilbaugruppen für Fahrzeug-Kraftstofftanks
sind allgemein bekannt und in ihrer Verwendung verhältnismäßig weitverbreitet.
Zu Beispielen gehören
die US-Patente Nrn. 4,498,493 A von Harris, 4,779,755 A von Harris
und 5,794,806 A von Harris u.a., deren Offenbarungen hierin durch
Bezugnahme aufgenommen sind.
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In
der
DE 24 55 792 A1 ist
ein Doppelkegel-Entlüftungsventil
aus einem Unterdruck- und einem Überdruckkegel
beschrieben. Bei einer Ausführungsform
sind beide Dichtkegel konisch und weisen Dichtflächen aus einem elastischen
Belag auf. Die Dichtkegel sind zudem jeweils mit Rückholfedern ausgerüstet, durch
die die Dichtkegel gegen Dichtflächen
gezogen werden.
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Aus
der
GB 2 243 431 A ist eine Ventilbaugruppe bekannt,
mit einem Unterdruckentlastungsventil, das gegen einen Ventilsitz
vorgespannt ist und das eine kegelstumpfförmige, dem Ventilsitz zugewandte
Außenwand
sowie eine Drucköffnung
und ein Dichtelement hat, das auf dem Unterdruckentlastungsventil
gehalten ist und die Drucköffnung
umgibt. Der Ventilsitz ist aus einem Elastomermaterial gebildet.
Die Ventilbaugruppe weist ferner ein Druckventilelement mit einem
Stempel auf, das durch eine Unterlegscheibe und eine Mutter in Position
gehalten wird. Das Druckventilelement ist ebenfalls durch eine Feder
vorgespannt.
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Die
US 6,026,848 A offenbart
eine Ventilbaugruppe zur Entlüftung,
mit einer Unterdruckentlüftungsventileinheit
sowie einem Dichtungsträger,
der das Druckventil bildet. Die Unterdruckentlüftungsventileinheit und der
Dichtungsträger
sind jeweils durch eine Feder vorgespannt. Auf der Unterdruckentlüftungsventileinheit
ist eine Dichtung gehalten, die mit einer Lippe an eine Schulter
der Ventilbaugruppe, die radial nach innen weist, angreift. Die
der Unterdruckentlüftungsventileinheit
abgewandte Seite der Dichtung liegt an den Dichtungsträger an.
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Es
ist erwünscht,
eine Baugruppe zu schaffen, die einen Kraftstofftank entlüftet, wenn
ein vorbestimmter Druck oder Unterdruck im Tank entsteht, und bei
der ein Ausströmen
von Kraftstoffdämpfen minimiert
ist.
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Gemäß der vorliegenden
Anmeldung wird eine Fahrzeug-Kraftstofftankentlüftung bereitgestellt, mit
einem Aufbau, bei dem eine Öffnung
vorgesehen ist. Die Öffnung
ist durch einen sich radial nach innen und in Umfangsrichtung erstreckenden
Rand begrenzt und definiert eine Mittelachse. Die Fahrzeug-Kraftstofftankentlüftung weist
ebenfalls ein axial bewegliches Unterdruck-Entlastungsventilelement auf.
Das Unterdruck-Entlastungsventilelement ist so ausgebildet, daß es normalerweise
an der Öffnung angreift
und diese schließt
und die Öffnung
beim Auftreten eines bestimmten Unterdruckzustands im Tank öffnet. Eine
Feder drückt
das Unterdruck-Entlastungsventilelement in Eingriff mit der Öffnung.
In veranschaulichender Weise weist das Unterdruckventilelement eine
kegelstumpfförmige
Außenwand
auf, die der Öffnung
zugewandt ist und sich axial in diese erstreckt, und die Außenwand
weist eine äußere gleitfähige Dichtfläche auf,
die zum Schließen
der Öffnung
an dem Ventilsitz anliegt. Das Unterdruck-Entlastungsventilelement
ist mit einer zentralen Entlüftungsöffnung versehen,
die von einer ringförmigen,
kegelstumpfförmigen
Innenwand begrenzt ist. Die ringförmige, kegelstumpfförmige Innenwand mündet radial
nach innen und weist eine innere gleitfähige Dichtfläche auf.
Die Fahrzeug-Kraftstofftankentlüftung weist
ebenfalls ein axial bewegliches Überdruckventilelement
auf, das so ausgebildet ist, daß es
die zentrale Entlüftungsöffnung normalerweise
schließt
und die zentrale Entlüftungsöffnung beim Auftreten
eines Überdruckzustands
im Tank öffnet. Das Überdruckventilelement
greift an der inneren gleitfähigen
Dichtfläche
an.
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Bei
veranschaulichenden Ausführungsformen
weist das Unterdruckventilelement eine Zwischenwand auf, die mit
der Außenwand
verbunden ist und axial nach außen
weist. Die Zwischenwand ist mit einer kegelstumpfförmigen Innenwand
verbunden, die zur Druckentlastung des Kraftstofftanks eine zentrale
Entlüftungsöffnung definiert.
Die Zwischen- und die Innenwand weisen vorzugsweise gleitfähige Oberflächen auf.
Bei veranschaulichenden Ausführungsformen
sind die gleitfähigen
Oberflächen
auf dem Dichtelement enthalten, das durch die Außen-, Zwischen- und Innenwand
des Unterdruckventilelements vorgesehen ist.
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Die
Fahrzeug-Kraftstofftankentlüftung
enthält
ferner ein Überdruckventilelement,
das die zentrale Öffnung
im Normalfall verschließt.
Das Überdruckventilelement
weist eine ringförmige
Ventillippe, die an der an der Zwischenwand vorgesehenen gleitfähigen Oberfläche angreift,
und eine von der Lippe beabstandete ringförmige Berandung auf, die an
der an der Innenwand vorgesehenen gleitfähigen Oberfläche angreift.
Somit ist eine zweifache Dichtung gebildet, die die zentrale Entlüftungsöffnung im
Normalfall verschließt.
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Bei
veranschaulichenden Ausführungsformen
ist das Unterdruck-Entlastungsventilelement durch
eine erste Feder vorgespannt, so daß die durch die Außenwand
vorgesehene Fläche
normalerweise an dem Rand bzw. dem Ventilsitz angreift und die Öffnung verschließt. Das Überdruckventilelement
ist durch eine zweite Feder vorgespannt, so daß die Lippe und die Berandung
an den durch die Zwischen- bzw. die Innenwand des Unterdruck-Entlastungsventilelements
vorgesehenen Flächen
angreifen und die zentrale Entlüftungs-
bzw. Drucköffnung
verschließen.
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Wenn
der Druck in dem Kraftstofftank ein vorbestimmtes Niveau übersteigt,
wird das Überdruckventilelement
axial nach außen
bewegt. Die Lippe und die Berandung lösen sich von der Zwischen-
bzw. der Innenwand des Unterdruck-Entlastungsventilelements oder des darauf
gehaltenen Dichtelements und öffnen
die zentrale Entlüftungsöffnung.
Ist die zentrale Entlüftungsöffnung geöffnet, so strömt Fluid
aus dem Tank durch die zentrale Entlüftungsöffnung, und der Druck im Kraftstofftank
wird entlastet. Nachdem der Druck im Kraftstofftank ein annehmbares
Druckniveau erreicht hat, spannt die zweite Feder das Überdruckventilelement
wieder so vor, daß die
zentrale Entlüftungsöffnung geschlossen wird.
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Wenn
das Unterdruckniveau in dem Kraftstofftank ein vorbestimmtes Niveau übersteigt,
wird das Unterdruck-Entlastungsventilelement axial nach innen bewegt.
Das Unterdruck-Entlastungsventilelement löst sich von dem Ventilsitz
und öffnet
die Öffnung.
Bei geöffneter Öffnung strömt Fluid
an der Öffnung
vorbei und in Richtung zu dem Kraftstofftank, und der Unterdruck
im Kraftstofftank wird entlastet. Nachdem der Druck im Kraftstofftank
ein annehmbares Unterdruckniveau erreicht hat, spannt die erste Feder
das Unterdruck-Entlastungsventilelement wieder so vor, daß die Öffnung geschlossen
wird.
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Zusätzliche
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Anmeldung werden
für den
Fachmann bei Berücksichtigung
der folgenden ausführlichen
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich,
die die beste Art der Ausführung
des Gegenstands dieser Anmeldung, wie sie derzeit gesehen wird,
beispielhaft erläutern.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnung
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Die
ausführliche
Beschreibung bezieht sich insbesondere auf die beigefügten Figuren;
darin zeigen:
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1 eine
teilweise geschnittene Vorderansicht einer Druck- und Unterdruck-Entlüftungsventilbaugruppe;
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2 eine
auseinandergezogene Ansicht der Entlüftungsventilbaugruppe von 1,
wobei Abschnitte herausgebrochen sind;
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3 eine
Schnittansicht der Entlüftungsventilbaugruppe
von 1, wobei Abschnitte herausgebrochen sind, wobei
die Ventilbaugruppe in einer Druckentlastungsstellung gezeigt ist;
und
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4 eine
Schnittansicht der Entlüftungsventilbaugruppe
von 1, wobei Abschnitte herausgebrochen sind, wobei
die Ventilbaugruppe in einer Unterdruckentlastungsstellung gezeigt
ist.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine
Fahrzeug-Kraftstofftankentlüftung
mit einem Druck- und Unterdruck-Entlüftungsventil
gemäß der vorliegenden
Anmeldung enthält
ein Gehäuse 10,
das einen Durchgang 12 definiert, der sich hindurch erstreckt
und mit einem (nicht gezeigten) Kraftstofftank und der Atmosphäre in Verbindung
steht. Der Durchgang 12 weist eine Mittelachse 37 auf.
In dem Gehäuse 10 ist
eine Ventilbaugruppe 16 angeordnet, die den Durchgang 12 im
Normalfall verschließt.
Die Ventilbaugruppe 16 weist ein Druckbegrenzungsventil 18 mit
einem Überdruckventilelement 52 auf,
das zur Druckentlastung des Kraftstofftanks axial nach außen bewegt
wird, wenn das Druckniveau im Tank ein vorbestimmtes Niveau überschreitet.
Die Ventilbaugruppe 16 weist ferner ein Unterdruckentlastungsventil 20 mit
einem Unterdruck-Entlastungsventilelement 32 auf,
das axial nach innen bewegt wird und zur Entlastung des Unterdrucks
im Tank den Durchgang 12 öffnet, wenn das Unterdruckniveau
im Tank ein vorbestimmtes Niveau überschreitet.
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Bei
einer veranschaulichenden Ausführungsform
ist die Ventilbaugruppe in einen Verschluß oder Kraftstofftankverschluß für einen
Fahrzeugkraftstofftank-Einfüllstutzen
eingesetzt. Bei der veranschaulichenden Ausführungsform sind also ein Oberteil 11,
ein erhabener Betätigungsgriff 13,
eine Dichtung 14 und ein Gewinde 15 enthalten,
die zum Verschließen
und Abdichten eines Einfüllstutzens
in herkömmlicher
Weise funktionieren. Es liegt jedoch innerhalb des Umfangs dieser
Anmeldung, die Ventilbaugruppe an anderen mit dem Kraftstofftank
in Verbindung stehenden Stellen zu positionieren; dazu gehört unter
anderem eine Anordnung in einer in einem Kraftstofftank gebildeten Öffnung.
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Die
Ventilbaugruppe 16 enthält
einen Ventilsitz 22 mit einem sich axial erstreckenden
ringförmigen
Körper 24,
der mit einem Innenraum des Gehäuses 10 verbunden
ist. Der Körper 24 ist
mit einem sich radial nach innen erstreckenden ringförmigen Vorsprung 26 verbunden,
wobei der Vorsprung mit einem sich axial nach außen erstreckenden ringförmigen Fortsatz 28 verbunden
ist. Der Vorsprung 26 hat einen ringförmigen Rand oder eine ringförmige Fläche 30,
der bzw. die sich radial nach innen in den Durchgang 12 erstreckt,
wobei der Rand eine Öffnung 31 begrenzt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, weist die Ventilbaugruppe 16 ein
erstes axial bewegliches Ventilelement, das hierin als Unterdruck-Entlastungsventilelement 32 bezeichnet
wird, auf, das eine zentrale Entlüftungsöffnung 34 definiert.
Das erste Unterdruck-Entlastungsventilelement 32 ist durch
ein erstes Vorspannelement 36 in einer Richtung 38 axial nach
außen
vorgespannt. Bei veranschaulichenden Ausführungsformen ist das Vorspannelement 36 als Feder
gezeigt, es fallen aber auch andere bekannte Vorspannvorrichtungen
unter den Umfang dieser Anmeldung.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt ist, weist das Unterdruck-Entlastungsventilelement 32 einen
sich axial erstreckenden ringförmigen
Sockel 40 auf, der mit einer radial nach außen und
axial nach außen weisenden
kegelstumpfförmigen
Außenwand 44,
einer axial nach außen
weisenden Zwischenwand 46 und einer radial nach innen und
axial nach außen weisenden
kegelstumpfförmigen
Innenwand 48 verbunden ist. Wie in 1, 3 und 4 gezeigt ist,
trägt das
Unterdruck-Entlastungsventilelement 32 vorzugsweise
ein Dichtelement 50. Bei veranschaulichenden Ausführungsformen
weist das Dichtelement 50 eine gleitfähige Außenfläche 51, eine gleitfähige Zwischenfläche 53 und
eine gleitfähige
Innenfläche 55 auf,
die auf wenigstens einem Teil der Außenwand 44, der Zwischenwand 46 bzw.
der Innenwand 48 gehalten sind.
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Bei
einer Ausführungsform
ist das Dichtelement 50 aus einem gleitfähigen Werkstoff
hergestellt – einem
Werkstoff, der hierin als relativ reibungsfrei und als glatt oder
rutschig definiert ist. Ein Beispiel für einen gleitfähigen Werkstoff
ist Polytetrafluorethylen (PTFE). Die Verwendung eines gleitfähigen Werkstoffs
wie z.B. PTFE schließt
aufgrund der Gleiteigenschaften des Werkstoffs die Möglichkeit
aus, daß Ventilkomponenten,
die aus nicht gleitfähigen
Werkstoffen hergestellt sind, aneinander kleben oder sich verkeilen.
Es ist ferner bekannt, daß PTFE
eine ver hältnismäßig geringe
Durchlässigkeit
gegenüber Kraftstoffdampf
hat und quellfest ist, wenn es mit Kraftstoff oder Kraftstoffdampf
in Berührung
ist. Es liegt jedoch innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung, andere
bekannte Werkstoffe zu verwenden, die eine oder mehrere dieser Eigenschaften
aufweisen. Es liegt ferner innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung,
das Dichtelement zu entfernen und das Ventilelement oder andere
Ventilteile, die zum Verschließen
des Durchgangs 12 zusammenwirken, aus einem gleitfähigen Werkstoff
wie z.B. PTFE zu formen oder zu bilden. In dieser Beschreibung und
in den Ansprüchen
sollen die Begriffe "aufweisen" bzw. "vorgesehen" dementsprechend
darlegen, daß ein Ventilelement
oder eine Öffnung
bzw. ein Teil oder eine Oberfläche
desselben bzw. derselben aus einem gleitfähigen Werkstoff gebildet ist,
mit einem gleitfähigen
Werkstoff bedeckt oder überzogen
ist oder einen gleitfähigen
Werkstoff trägt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, weist die Ventilbaugruppe 16 ferner
ein zweites axial bewegliches Ventilelement auf. Das zweite Ventilelement,
das hierin als Überdruckventilelement 52 bezeichnet
wird, ist normalerweise durch ein zweites Vorspannelement 56 in
einer Richtung 54 axial nach innen vorgespannt. Bei veranschaulichenden
Ausführungsformen
ist das zweite Vorspannelement 56 als Feder gezeigt. Die
Verwendung anderer bekannter Vorspannvorrichtungen fällt jedoch
auch unter den Umfang dieser Anmeldung.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt ist, weist das Überdruckventilelement 52 einen
sich axial erstreckenden ringförmigen
Ring 58 auf, der mit einem sich radial nach innen erstreckenden
ringförmigen
Sims 60 verbunden ist. Der Sims 60 weist eine
sich axial erstreckende ringförmige
Ventillippe 62 auf, die so angeordnet ist, daß sie an
der Zwischendichtfläche 53 des
Dichtelements 50 angreift. Der Sims 60 ist mit einer
sich axial nach innen erstreckenden Schulter 64 mit einem
axial inneren Fortsatz 66 verbunden, der eine ringförmige Berandung 68 bildet,
die so angeordnet ist, daß sie
an dem Dichtelement 50 angreift. Die Berandung 68 ist
mit einer axial nach innen weisenden Fläche 70 verbunden.
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Im
Betrieb dient die Ventilbaugruppe 16 als Überdruckventil
und als Unterdruckentlastungsventil für einen Kraftstofftank. In
ihrer Ruhestellung, wie in 1 gezeigt,
wenn das Druck- und das Unterdruckniveau im Tank unterhalb eines
vorbestimmten Niveaus liegen, ist keine Entlüftung erforderlich. In dieser
Ruhestellung sind die Öffnung 31 und
die zentrale Entlüftungsöffnung 34,
und damit der Durchgang 12 verschlossen, und es kann kein
Fluid in den oder aus dem Kraftstofftank strömen.
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In
der Schließstellung
von 1 spannt das erste Vorspannelement 36 das
Unterdruck-Entlastungsventilelement 32 so vor, daß der Durchgang 12 geschlossen
ist. Insbesondere sind das Unterdruck-Entlastungsventilelement 32 und
die gleitfähige
Außenfläche 51 des
Dichtelements 50 so vorgespannt, daß sie an dem Rand 30 an
dem Ventilsitz 22 angreifen. Wie in 1 gezeigt
ist, wird durch diesen Eingriff die Öffnung 31 geschlossen.
In dieser Stellung erstrecken sich die Außen-, Zwischen- und Innenwand 44, 46 bzw. 48 sowie
die gleitfähige
Außen-,
Zwischen- und Innenfläche 51, 53 bzw. 55 wenigstens
teilweise axial nach außen
an dem Rand 30 vorbei.
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Zudem
spannt in dieser Schließstellung
das zweite Vorspannelement 56 das Überdruckventilelement 52 so
vor, daß der
Durchgang 12 geschlossen ist. Insbesondere ist das Überdruckventilelement 52 so
vorgespannt, daß es
an dem auf dem Unterdruck-Entlastungsventilelement 32 gehaltenen
Dichtelement 50 angreift. Wie in 1 gezeigt
ist, wird durch diesen Eingriff die in dem Unterdruck-Entlastungsventilelement 32 gebildete
zentrale Entlüftungsöffnung 34 geschlossen.
Genauer gesagt greift die ringförmige
Lippe 62 an der auf dem Unterdruck-Entlastungsventilelement 32 gehaltenen
Zwischendichtfläche 53 an.
Weiterhin greift die ringförmige
Berandung 68 an der Innendichtfläche 55 des Dichtelements 50 an
einer Stelle an, die von der des Eingriffs der Lippe 62 mit
der Zwischenfläche 53 beabstandet ist.
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Wie
in 3 gezeigt ist, wird, wenn das Druckniveau im Kraftstofftank
ein vorbestimmtes Niveau übersteigt,
das Überdruckventilelement 52 gegen
die Vorspannung des zweiten Vorspannelements 56 in die
Richtung 38 axial nach außen bewegt. Wenn sich das Überdruckventilelement 52 in
die Richtung 38 bewegt, dann lösen sich die Lippe 62 und
die Berandung 68 von der gleitfähigen Zwischenfläche 53 bzw.
der gleitfähigen
Innenfläche 55.
Dadurch wird die zentrale Entlüftungsöffnung 34 geöffnet und
Fluid kann aus dem Kraftstofftank durch die zentrale Öffnung 34 und
durch den Durchgang 12 strömen.
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Wie
in 4 gezeigt ist, wird, wenn im Kraftstofftank ein
Unterdruck entsteht, so daß der
Druck im Tank unterhalb eines vorbestimmten Niveaus liegt, das Unterdruck-Entlastungsventilelement 32 gegen
die Vorspannung des ersten Vorspannelements 36 in die Richtung 54 axial
nach innen bewegt, wie in 4 gezeigt.
Bei der Überführung des
Unterdruck-Entlastungsventilelements 32 in die Richtung 54 löst sich
die gleitfähige
Außenfläche 51 von
dem Rand bzw. der Oberfläche 30 des
Ventilsitzes 22. Dadurch wird die Öffnung 31 geöffnet und
Fluid kann durch die Öffnung 31 und
den Durchgang 12 zu dem Kraftstofftank strömen.
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Bei
einer veranschaulichenden Ausführungsform
bleiben, wenn sich das Unterdruck-Entlastungsventilelement 32 zur
Entlastung des Unterdrucks im Kraftstofftank axial nach innen bewegt,
die Lippe 62 und die Berandung 68 des Überdruckventilelements 52 in
Kontakt mit dem Dichtelement 50. Alternative Konstruktionen,
bei denen das Überdruckventilelement 52 während eines
Teils des Weges des Unterdruck-Entlastungsventilelements 32 in
einer Richtung axial nach innen nicht mit dem Dichtelement in Kontakt
bleibt, fallen jedoch unter den Umfang dieser Anmeldung.
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In
dieser Anmeldung wurden zwar Einzelheiten bezüglich bestimmter bevorzugter
oder veranschaulichender Ausführungsformen
beschrieben, es bestehen jedoch Variationen und Abwandlungen innerhalb
des Umfangs und des Gedankens der Erfindung, wie sie in den nachfolgenden
Ansprüchen
dargestellt und definiert ist.