DE10255225A1

DE10255225A1 - Kraftstofftank-Belüftungssystem

Info

Publication number: DE10255225A1
Application number: DE2002155225
Authority: DE
Inventors: Brian Allen Engle; James Fuller Potter; Harold Edward Cunningham
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2003-06-26
Also published as: US6591857B2; US20030098062A1; GB2382570B; GB0221834D0; GB2382570A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstofftank (10) mit einem Entlüftungssystem (12). Der Kraftstofftank (10) weist auf: DOLLAR A a) eine Tankumhüllungsschicht (18) mit einer Kraftstoffzulauf-Modulabdeckung (36) und einem durchgängigen Loch (42), DOLLAR A b) ein Entlüftungsventil (48), das im Loch (42) angeordnet ist, und einen Ventilkörper (60) mit einem oberen Teil (62) und einem Ansatzteil (64) in Verlängerung des oberen Teils (62) umfaßt, wobei DOLLAR A - das obere Teil (62) mit einer äußeren Schicht (26) verbunden ist, DOLLAR A - das Ansatzteil (64) einen Index (70) und einen Anschluß (76) in Verlängerung des Ansatzteils (64) aufweist, wobei der Index (70) mit der Tankumhüllungsschicht (18) verbunden ist und der Anschluß (76) in Fließverbindung mit dem Entlüftungsventil (48) steht, DOLLAR A c) einen internen Schlauch (82), dessen erstes Ende (88) am Anschluß (76) innerhalb des Kraftstofftanks (10) und dessen zweites Ende (90) an der Kupplung (92) befestigt ist, DOLLAR A d) eine Dichtungsabdeckung (96), die an der äußeren Schicht (26) befestigt ist, um das Entlüftungsventil (48) abzudichten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstofftank, welcher ein Entlüftungssystem zum Entlüften eines gasförmigen Fluids aufweist.
Geblasene Kraftstofftanks sind bekannt und wurden vielfach in der Industrie wie z. B. der Automobilindustrie verwendet. Üblicherweise werden gasförmige Fluide mit Dampfventilen entlüftet, wenn ein bestimmter Druck im geblasenen Kraftstofftank, der einen flüssigen und gasförmigen Inhalt hat, erreicht ist. Bei vielen Entlüftungssystemen für solche geblasenen Kraftstofftanks wird ein gasförmiges Fluid über ein übliches Entlüftungsventil entlüftet, dass innerhalb einer Oberfläche oder einer Tankumhüllungsschicht eines Tanks eines Fahrzeugs angeordnet ist. Das gasförmige Fluid fließt durch eine Verbindungsöffnung des Ventils, wobei sich die Öffnung während des Betriebs des Ventils außerhalb des Tanks befindet. Die Verbindungsöffnung steht mit einem Durchdringungsschutzschlauch, durch den das gasförmige Fluid in einen anderen Dampfkanister innerhalb des Fahrzeuges fließt, um dort weiter verarbeitet zu werden, in Fließ- bzw. Strömungsverbindung.
Das oben genannte System ist ausreichend, kann aber durchaus noch verbessert werden. So wird z. B. das Entlüftungsventil, das gewöhnlich aus einem anderen Material als die Tankumhüllungsschicht hergestellt wird, an die Tankumhüllungsschicht mit einem Durchdringungsschutzmaterial, z. B. Nylon, angeschweißt. Dabei entstehen Schweißnähte, die zwei unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei der Oberflächenkontakt typischerweise ununterbrochen gewährleistet wird. In vielen Situationen resultiert dies in einer Ablösung der Materialien voneinander.
Zusätzlich sind die Kosten eines solchen Entlüftungssystems verhältnismäßig hoch, da die Materialien zur Herstellung oder Anschaffung des Durchdringungsschutzschlauches relativ kostspielig sind. Ein solcher Durchdringungsschutzschlauch kann einen bedeutenden Teil im Verhältnis zu den gesamten Produktionskosten ausmachen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kraftstofftank mit einem Entlüftungssystem zu schaffen, das die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, zumindest aber die Nachteile reduziert.
Erfindungsgemäß wird dies durch einen Kraftstofftank mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
Die vorliegende Erfindung stellt im Allgemeinen ein Entlüftungssystem zur Verfügung, welches das Risiko eines unerwünschten Entweichens eines gasförmigen Fluids in die Atmosphäre verringert und die Notwendigkeit der Verwendung eines teuren Durchdringungsschutzschlauches, der gewöhnlich in einem Entlüftungsventil verwendet wird, beseitigt.
Das Entlüftungssystem weist ein Entlüftungsventil auf, das dadurch versiegelt wird, dass eine Abdeckung aus einem Durchdringungsschutzmaterial an den Tank geschweißt wird, wobei die Abdeckung und der Tank aus dem gleichen Material bestehen. Dies verringert die Scheerkräfte in dem Durchdringungsschutzmaterial, was wiederum das Risiko einer Delaminierung bzw. eines Loslösens verringert. Die vorliegende Erfindung liefert weiterhin ein Ventil, welches entwickelt wurde, um gasförmige Fluide zu entlüften und die Anzahl der relativ kostenaufwendigen Durchdringungsschutzschläuche, die außerhalb des Tanks benötigt werden, zu verringern.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Kraftstofftanks mit einem Belüftungssystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Vergrößerung des Entlüftungssystems (Kreis 2 der Fig. 1) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Entlüftungsventils und eine Dichtungsabdeckung des Entlüftungssystems aus Fig. 2;
Fig. 4 eine perspektivische, an die Umgebung angepasste Ansicht des in Fig. 3 dargestellten Entlüftungsventils;
Fig. 5 eine Aufsicht auf einen Kraftstofftank mit einem Entlüftungsventil, teilweise im Schnitt,
Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht des Entlüftungssystems aus Fig. 5; und
Fig. 7 zeigt einen auseinandergezogenen Querschnitt des Entlüftungssystems entlang der Linie 6-6 aus Fig. 5.
Weitere Gegenstände, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden, in Zusammenhang mit den Zeichnungen im Anhang, durch die folgende Beschreibung und die angefügten Patentansprüche offensichtlich bzw. verdeutlicht.
Fig. 1 zeigt einen Kraftstofftank 10 mit einem Entlüftungssystem 12 zur Entlüftung eines gasförmigen Fluids 16 in einem Kraftstofftank 10. Wie gezeigt, beinhaltet der Kraftstofftank 10 das Entlüftungssystem 12 zur Entlüftung eines gasförmigen Fluids 16 im Kraftstofftank 10, der sowohl flüssige als auch gasförmige Fluide 14, 16 enthält. Bei flüssigen und gasförmigen Fluiden 14, 16 kann es sich um jedes mögliche bekannte Fluid handeln, das in Fahrzeugkraftstofftanks eingesetzt wird, wie z. B. Benzin. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, umfasst der Kraftstofftank 10 eine Tankumhüllungsschicht 18, welche Innenschichten 24, Außenschichten 26 und eine Schicht aus Äthylenvinylspiritus (EVOH) 28 aufweist, die vorzugsweise, aber nicht ausschließlich in einem (Extrusions-)blasformungsprozess, zwischen die inneren Schichten 24 und die äußeren Schichten 26 co-extrudiert wird. Die inneren und äußeren Schichten 24,26 können aus Polyäthylen mit einer hohen Dichte gebildet sein. Die inneren Schichten 24 und die äußeren Schichten 26 der Tankumhüllungsschicht 18 können jedoch ebenso aus jedem anderen verwendbaren Kunststoff gebildet sein, ohne das diese außerhalb des Schutzbereichs oder der allgemeinen Erkenntnis der vorliegenden Erfindung liegen. Die Tankumhüllungsschicht 18 enthält eine Öffnung 30, die sich durch diese Schicht hindurch erstreckt und die derart ausgeführt ist, dass eine Kraftstoffzulauf-Modulabdeckung 36 lösbar in diese Öffnung 30 einsetzbar und an der Tankumhüllungsschicht 18 befestigbar ist.
Bei dieser Ausführungsvariante handelt es sich bei dem Kraftstofftank 10 vorzugsweise aber nicht notwendigerweise um einen Kraftstofftank für ein Fahrzeug.
Die Ausführungen sollen jedoch so verstanden werden, dass der Kraftstofftank 10, der in dieser Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, alle möglichen Fahrzeugtanks verschiedener Größe, Sammelbehälter und sämtliche anderen Behälter mit einschließt, diese also nicht außerhalb des Schutzbereichs oder des Sinns der vorliegenden Erfindung liegen.
Die Fig. 2 und 4 zeigen ein Loch 42, das in bzw. durch die Tankumhüllungsschicht 18 geformt wird. Wie dargestellt, weist das Loch 42 zwei Teilbereiche auf. Die Fig. 4 und 5 zeigen, dass das Loch 42 durch einen kreisförmigen Teilbereich 44 und ein Kerbteil 46 gebildet ist, die durch die Tankumhüllungsschicht 18 hindurch geformt sind. In dieser Ausführungsvariante wird das Loch 42 durch die Tankumhüllungsschicht 18 in einer typischen Form eines Schlüssellochs geformt. Das Loch 42 kann jedoch, wie unten beschrieben, jede andere verwendbare Form aufweisen.
Die Fig. 2-4 und 6 veranschaulichen ein Entlüftungsventil 48, das so entwickelt wurde, dass es durch das Loch 42 einsetzbar und am Kraftstofftank 10 befestigbar ist. Das Entlüftungsventil 48 umfasst einen Ventilkörper 60, mit einem oberen Teil 62 und Ansatzteilen 64, die das obere Teil 62 verlängern. Wie gezeigt, schließt das Ansatzteil 64 eine runde Wand ein, die integral vom oberen Teil 62 verlängert einen inneren Raum 66 im Ansatzteil 64 definiert, in welchem, wie unten beschrieben, ein Feder-Schwimmer-System 98 untergebracht ist. Wie gezeigt, erstrecken sich ein Index 70 und ein Anschluß 76 vom Ansatzteil 64 weg, wobei der Anschluß 76 im Verhältnis zum oberen Teil 62 unterhalb des Indexes 70 angeordnet ist. Das Ansatzteil 64 ist in der Tankumhüllungsschicht 18 mit dem kreisförmigen Teilbereich 44 und der Index 70 in der Tankumhüllungsschicht 18 mit dem Kerbteil 46 gehalten bzw. ist mit der Tankumhüllungsschicht verbunden, um Bewegungen des Entlüftungsventils 48 innerhalb des Loches 42 zu verhindern. Wie dargestellt, ist das Ansatzteil 64 derart ausgeführt, dass es in Größe und Form dem kreisförmigen Teilbereich 44 angepasst, jedoch etwas größer ist. Dies bewirkt, dass das Ansatzteil 64 reibschlüssig im kreisförmigen Teilbereich 44 verbleibt. Der Index 70 ist derart ausgeführt, dass es in Größe und/oder Form dem Kerbteil angepasst, jedoch etwas größer als das Kerbteil 46 ist. Dies bewirkt, dass der Index 70 reibschlüssig im Kerbteil 46 gehalten ist. Der Index 70 ist im Kerbteil 46 des Loches 42 derart gehalten, dass das Entlüftungsventil 48 ohne mögliche Radialbewegungen im Loch 42 angeordnet ist. Der Index 70 erlaubt außerdem nur eine einzige Möglichkeit, das Entlüftungsventil 48 am bzw. im Kraftstofftank 10 zu installieren.
Wie gezeigt, steht der Anschluß 76 in Fließverbindung mit dem inneren Raum 66. Das Entlüftungssystem 12 umfasst einen Kanal bzw. einen internen Schlauch 82, mit einem ersten Ende 88 und einem zweiten Ende 90, wobei das erste Ende 88 am Anschluß 76 befestigt und das zweite Ende 90 an einer Kupplung 92 der Kraftstoffzulauf-Modulabdeckung 36 befestigt ist, so dass der Anschluß 76 in Fließverbindung mit der Kupplung 92 steht. In dieser Ausführungsvariante wird das gasförmige Fluid 16 entlüftet, um zu einem separaten System, z. B. einem Dampftank (nicht gezeigt), innerhalb des Fahrzeuges zu fließen, wo es weiter verarbeitet wird. Dies erlaubt dem internen Schlauch 82 in Fließverbindung mit dem Entlüftungsventil 48 zu stehen, damit das gasförmige Fluid 16 vom Kraftstofftank 10 zum Dampfkanister außerhalb des Kraftstofftanks 10 entlüftet wird.
In dieser Ausführungsvariante wird der Anschluß 76 gezeigt, der radial angrenzend an den Index 70 angeordnet ist; der Anschluß 76 kann jedoch an jeder anderen verwendbaren Position entlang des Ansatzteils 64 angeordnet sein. Zusätzlich wird darauf hingewiesen, dass, obwohl der gezeigte Anschluß 76 eine als Stecker wirkende Nase oder eine Widerhakenkonfiguration aufweist, der Anschluß 76 jeden möglichen anderen Anschluss aufweisen kann, ohne den Schutzbereich oder den Sinn der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Der Anschluß 76 kann z. B. einen passenden männlichen Schnellverschluss (Stecker) und der interne Schlauch 82 einen passenden weiblichen Schnellverschluß (Dose) aufweisen.
Wie in den Fig. 2 und 7 gezeigt ist, umfaßt der Ventilkörper 60 ein übliches Feder-Schwimmer-System 98, das im inneren Raum 66 untergebracht ist. Das Feder-Schwimmer-System 98 ermöglicht dem Entlüftungsventil ein Entlüften des gasförmigen Fluids 16 mit einem vorbestimmten Druck, z. B. etwa 6895 bis 20 685 N/m² oder etwa 7,6 bis 15,3 mbar (1 to 3 lbf/inch² gauge or 30 to 60 inches water), ohne dass das flüssige Fluid 14 entlüftet wird. In dieser Ausführungsvariante enthält der Ventilkörper 60 des Entlüftungsventils 48 ein Feder-Schwimmer-System 98 als einen Mechanismus, der das Entlüften des gasförmigen Fluids 16 erlaubt. Es können jedoch alle anderen bekannten verwendbaren Einheiten genutzt werden, um gasförmig Fluide 16 eines Kraftstofftanks 10 zu entlüften. So kann z. B. der Ventilkörper 60 eine stufenweise Entlüftung, eine sogenannte rollover Entlüftung, eine sogenannte fill limit Entlüftung oder eine Absperreinheit enthalten. Obgleich der Druckbereich, in dem das Entlüftungsventil 48 das gasförmige Fluid 16 entlüftet oben erläutert wurde, kann eine größere Bandbreite genutzt werden, ohne aus das dies aus dem Schutzbereich oder Sinn der vorliegenden Erfindung hinausführt.
Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt wird eine versiegelnde Dichtungsabdeckung 96 auf einer äußeren Schicht 26 der Tankumhüllungsschicht 18 angebracht. Diese versiegelnde Dichtungsabdeckung 96 hat vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, entsprechende innere und äußere Schichten aus dem gleichen Material wie die inneren und äußeren Schichten 24,26 der Tankumhüllungsschicht 18 und dazwischen eine in einem Blasformungsprozess hergestellte EVOH Schicht 28. So haben die versiegelnde Dichtungsabdeckung 96 und die Tankumhüllungsschicht 18 im wesentlichen die gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die versiegelnde Dichtungsabdeckung 96 kann an der äußeren Schicht 26 mit allen verwendbaren Mitteln angebracht werden. In dieser Ausführungsvariante wird die versiegelnde Dichtungsabdeckung 96 mit einem Durchdringungsschutzmaterial auf die äußere Schicht 26 geschweißt, um das obere Teil 62 vom Entlüftungsventil 48 zwischen der äußeren Schicht 26 und der Dichtungsabdeckung 96 zu versiegeln. Wie gezeigt, ist das Entlüftungsventil 48 dieser Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung separat von der Dichtungsabdeckung 96, die auf die äußere Schicht 26 geschweißt wird. So muss das Entlüftungsventil 48 keinen ununterbrochenen Oberflächenkontakt mit der Dichtungsabdeckung 96 aufweisen, auch wenn die Dichtungsabdeckung 96 lediglich mit dem oberen Teil 62 des Entlüftungsventils 48 verbunden ist.
Es soll noch angemerkt werden, dass egal ob die Dichtungsabdeckung 96 direkt oder mit einem Durchdringungsschutzmaterial auf die Tankumhüllungsschicht 18 geschweißt wird, die Wärmeausdehnungskoeffizienten dieselben sind, wenn die Dichtungsabdeckung 96 und die Tankumhüllungsschicht 18 aus den gleichen Materialien gefertigt werden. Es hat sich gezeigt, dass sich die Scherbeanspruchungen in den Durchdringungsschutzmaterialien verringern, wenn die Dichtungsabdeckung 96 und die Tankumhüllungsschicht 18 aus den gleichen Materialien gefertigt werden. Infolge dessen wurde festgestellt, dass dies auch die Gefahr der Delaminierung bzw. des Loslösens des geschweißten Materials verringert.
Während die vorliegende Erfindung nun in bevorzugten Ausführungsvarianten beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht darauf begrenzt ist, da Fachleute insbesondere auf dem Hintergrund der vorangegangenen Lehren Modifikationen entwickeln können.

Claims

1. Kraftstofftank (10) mit einem Entlüftungssystem (12), wobei der Kraftstofftank (10) aufweist:

a) eine Tankumhüllungsschicht (18), welche eine innere Schicht (24) und eine äußere Schicht (26) aufweist; wobei
auf der Tankumhüllungsschicht (18) eine Kraftstoffzulauf- Modulabdeckung (36) installiert ist und
die Tankumhüllungsschicht (18) ein durchgängiges Loch (42) aufweist
die Tankumhüllungsschicht (18) aus einem vorher festgelegten Material hergestellt ist;

b) ein Entlüftungsventil (48) zum Entlüften eines gasförmigen Fluids (16) aus dem Kraftstofftank (10) bei einem vorbestimmten Druck, wobei das Entlüftungsventil (48)
im Loch (42) angeordnet ist,
einen Ventilkörper (60) mit einem oberen Teil (62) und einem Ansatzteil (64) in Verlängerung des oberen Teil (62) umfaßt, wobei
das obere Teil (62) mit der äußeren Schicht (26) verbunden ist, um das Entlüftungsventil (48) im Kraftstofftank (10) zu halten,
das Ansatzteil(64) einen Index (70) und einen Anschluß (76) in Verlängerung des Ansatzteils (64) aufweist, wobei der Index (70) mit der Tankumhüllungsschicht (18) verbunden ist, um Bewegung des Entlüftungsventils (48) zu verhindern und der Anschluß (76) in Fließverbindung mit dem Entlüftungsventil (48) steht, wenn das Entlüftungsventils (48) das gasförmige Fluid (16) entlüftet;

c) einen internen Schlauch (82) mit einem ersten Ende (88) und einem zweiten Ende (90), wobei das erste Ende (88) am Anschluß (76) innerhalb des Kraftstofftanks (10) und das zweite Ende (90) an der Kupplung (92) der Kraftstoffzulauf-Modulabdeckung (36) befestigt ist, so dass das gasförmige Fluid (16) entlüftet werden kann und der Anschluß (76) in Fließverbindung mit der Kupplung (92) steht, wenn das Entlüftungsventil (48) das gasförmige Fluid (16) entlüftet,

d) eine Dichtungsabdeckung (96), die aus vorher festgelegtem Material hergestellt und an der äußeren Schicht (26) befestigt ist, um das Entlüftungsventil (48) zwischen der Dichtungsabdeckung (96) und der äußeren Schicht (26) abzudichten.

2. Kraftstofftank (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchdringungsschutzmaterial zwischen die Dichtungsabdeckung (96) und die äußere Schicht (26) der Tankumhüllungsschicht (18) geschweißt ist.

3. Kraftstofftank (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schicht (26) und die Dichtungsabdeckung (96) im wesentlichen die gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.

4. Kraftstofftank (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Durchdringungsschutzmaterial um Nylon handelt.

5. Kraftstofftank (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (42) einen erste und einen zweiten Teilbereich in sich definiert, wobei das Ansatzteil (64) des Ventilkörpers (60) die Tankumhüllungsschicht (18) im ersten Teil sichert und der Index (70) die Tankumhüllungsschicht (18) im zweiten Teil des Loches (42) sichert, um Bewegung des Entlüftungsventils (48) innerhalb des Loches (42) zu verhindern.

6. Kraftstofftank (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil ein kreisförmiger Teilbereich (44) und das zweite Teil ein Kerbteil (46) ist, wobei das Ansatzteil (64) an die Größe des kreisförmigen Teils (44) angepasst ausgeführt ist, und der Anzeiger (70) an die Größe des Kerbteils (46) angepasst ausgeführt ist.

7. Kraftstofftank (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluß (76) eine männliche Nase (Stecker) und der interne Schlauch (82) ein weibliches Ende (Buchse) aufweist, der mit dem Anschluß (76) zusammenwirkt.

8. Kraftstofftank (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluß (76) ein Schnellverschlussende aufweist und der interne Schlauch (82) ein korrespondierendes Schnellverschlussende aufweist, das mit dem Anschluß (76) verbindbar ist.

9. Kraftstofftank (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere und äußere Schicht (24, 26) der Tankumhüllungsschicht (18) aus einem thermoplastischem Material mit einer hohen Dichte hergestellt sind.

10. Kraftstofftank (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankumhüllungsschicht (18) eine mittlere Grenzschicht umfasst, die zwischen der inneren und äußeren Schicht (24), (26) angeordnet ist.