DE19914322C2 - Steuerventil - Google Patents

Description

Bei Kraftstofftanks, insbesondere Kraftstofftanks in Fahrzeugen ist es bekannt, im Bereich des Einfüllstutzens mehrere Ventile vorzusehen, die verschiedene Fehl­ funktionen sicher verhindern sollen. Wegen der im Bereich eines Kraftstofftanks latent vorhandenen Explosions- und Brandgefahr ist die Funktionstüchtigkeit die­ ser Ventile von elementarer Bedeutung.

Zunächst ist es erforderlich, einen aktiven Schutz gegen das "Übertanken" eines Fahrzeugs vorzusehen. Mit Hilfe dieses "Übertankungsschutzes" soll verhindert werden, dass mehr Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter eingefüllt wird, als der Kraftstoffbehälter zu fassen in der Lage ist. Es muss also gewährleistet sein, dass der Kraftstoffbehälter durch ein entsprechendes Übertankungsventil in dem Mo­ ment verschlossen wird, in dem seine maximale Füllmenge droht, überschritten zu werden.

Des Weiteren ist es erforderlich, den Kraftstoffbehälter mit Hilfe eines Rück­ schlagventils beim Betanken abzuschließen, um zu verhindern, dass Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter in den Einfüllstutzen zurückspritzt. Diese Ventile sind auch als "Anti-Spit-Back-Ventile" bekannt.

Schließlich sind sogenannten "Crash-Ventile" erwünscht. Diese Ventile sollen si­ cherstellen, dass Kraftstoff nicht austreten kann, sofern der Einfüllstutzen be­ schädigt ist. Dies umso mehr als der Einfüllstutzen üblicherweise in einem Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist, der entweder zur Knautschzone des Fahrzeugs gehört oder zumindest gefährdet ist, im Falle eines Aufpralls in Mitleidenschaft gezogen zu werden, während der eigentliche Kraftstoffbehälter stets im Sicher­ heitsbereich der Fahrgastzelle so angeordnet ist, dass eine Beeinträchtigung durch Aufprall weitgehend verhindert ist.

Nach dem Stand der Technik sind zwar einzelne der vorbeschriebenen Ventile bekannt. Nachteilig ist jedoch, dass diese an sich bekannten Ventile zur Optimie­ rung der Fahrzeugsicherheit hintereinander gewissermaßen "in Reihe" geschaltet werden müssen. Da der Platzbedarf für mehrere hintereinandergeschaltete Venti­ le sehr groß ist, ist die Anordnung im Bereich des Einfüllstutzens nur mir großen Schwierigkeiten realisierbar, da im Bereich des Einfüllstutzens in der Regel nur sehr spärliche Platzverhältnisse herrschen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die einzelnen Ventile platzspa­ rend zu gestalten.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, dass nach der Erfindung ein einziges Steuer­ ventil vorgesehen ist, welches sowohl beim Betankungsvorgang auftretenden Rücklauf von Kraftstoff, sogenanntes Spit-Back unterbindet, welches weiterhin ein Übertanken des Kraftstoffbehälters verhindert und schließlich einen unerwünsch­ ten Kraftstoffaustritt aus der Betankungsöffnung beispielsweise bei einem Unfall unterbindet. Gegenstand des Anspruchs 1 ist ein solches Ventil. Die Unteransprü­ che beinhalten erfinderische Weiterbildungen hiervon.

Die Erfindung ist nachfolgend mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das erfindungsmäßige Steuerventil in Ruheposition,

Fig. 2 das erfindungsmäßige Steuerventil in Arbeitsposition, so dass die Be­ tankung möglich ist und

Fig. 3 das erfindungsmäßige Steuerventil in seiner Schließposition, so dass ein Überfüllen des Fahrzeugtanks verhindert ist.

Das erfindungsmäßige Steuerventil weist auf ein beim Ausführungsbeispiel rotati­ onssymmetrisches Gehäuse 1 und einen in oder gegen die Axialrichtung 2 im Ge­ häuse 1 hin und her beweglichen Schließkörper 3. Der Schließkörper 3 ist beim Ausführungsbeispiel ebenso rotationssymmetrisch wie das Gehäuse 1. An den Schließkörper 3 angeformt sind Rippen 4. Mit den Rippen 4 ist der Schließkör­ per 3 im Inneren des Gehäuses 2 axial verschieblich geführt. Der Schließkörper 3 weist zwei, beim Ausführungsbeispiel einander gegenüberliegende, umlaufende Schließkörperdichtkanten 5 auf. Im Bereich der Schließkörperdichtkante 5 ist ein Elastomer 6 am Schließkörper 3 so angeordnet, dass das Elastomer 6 und der Schließkörper 3 fest miteinander verbunden sind.

Ein wendelförmiger Federkörper, nämlich die Schraubendruckfeder 7 presst den Schießkörper 3 an - im Ausführungsbeispiel zwei - Gehäusedichtkanten 8. In sei­ ner in Fig. 1 dargestellten Ruheposition liegt also der Schließkörper 3 mit zwei seiner beiden Elastomere 6 im Bereich seiner Schließkörperdichtkanten 5 an den beiden der Schraubendruckfeder 7 abgewandten Gehäusedichtkanten 8 an.

Beim Ausführungsbeispiel rechts neben der Schraubendruckfeder 7 ist angeord­ net der Schwimmer 9, welcher wiederum an die Steuerkurve 10 kinematisch ge­ koppelt ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Schwimmer 9 fest mit der Steuerkur­ ve 10 mittels des Verbindungselements 11 verbunden.

Beim Betanken fließt der Kraftstoff in Axialrichtung 2 durch das Gehäuse 1. Hier­ bei beaufschlagt der Kraftstoff die beiden Frontflächen 12 des Schließkörpers 3, was in Fig. 2 durch die auf die Frontflächen 12 weisenden Richtungspfeile 13 an­ gedeutet ist. Der in Axialrichtung 2 in das Gehäuse 1 einströmende Kraftstoff be­ aufschlagt folglich die Frontflächen 12 mit seinem Druck. Die daraus resultierende Kraft verfährt den Schließkörper 3 in Axialrichtung 2 im Gehäuse 1 in seine in Fig. 2 dargestellte Arbeitsposition. In dieser in Fig. 2 dargestellten Arbeitsposition liegt der Schließkörper 3 nicht mehr mit seinen Schließkörperdichtkanten 5 an den Gehäusedichtkanten 8 an, sondern lässt zwischen den Gehäusedichtkanten 8 und seinen Schließkörperdichtkanten 5 bzw. seinen Frontflächen 12 einen Zwi­ schenraum 14 frei, durch welchen der Kraftstoff hindurchströmen kann. Der Kraftstoff umspült so gewissermaßen den Schließkörper 3, um schließlich in den Kraftstofftank 15 hineinzuströmen.

Der Schließkörper 3 ist also axial gegen die Schraubendruckfeder 7 verschoben und gibt so eine definierte Querschnittsfläche in Form der Zwischenräume 14 zum Durchströmen des Kraftstoffs frei.

Der Schließkörper 3 ist beim Befüllen mit dem Kraftstoff am Freiende 16 der Steuerkurve 10 widergelagert. Die Steuerkurve 10 hält also mit ihrem Freiende 16 den Schließkörper 3 in seiner in Fig. 2 dargestellten Öffnungsstellung. Der mit dem Schließkörper 3 beim Ausführungsbeispiel fest verbundene Axialtaster 17 liegt hierbei mit seinem Tastende 18 am Freiende 16 der Steuerkurve 10 an. Die Steuerkurve 10 gewährleistet auf diese Weise, dass der Zwischenraum 14 zum Durchströmen des Kraftstoffs sowohl zwischen den der Schraubendruckfeder 7 abgewandten Gehäusedichtkanten 8 und dem Schließkörper 3 einerseits und den der Schraubendruckfeder 7 zugewandten Gehäusedichtkanten 8' andererseits freigehalten ist.

Wird die Betankungseinrichtung, welche in der Regel als Zapfpistole ausgestaltet ist, vor dem vollständigen Befüllen des Kraftstofftanks 15 abgeschaltet, reißt der durch die Richtungspfeile 13 angedeutete Kraftstoffstrom ab. Infolge des Abrei­ ßens des Kraftstoffstrom werden die Frontflächen 12 des Schließkörpers 3 nicht mehr mit Kraftstoff und damit nicht mehr mit Druck beaufschlagt, so dass die Schraubendruckfeder 7 den Schließkörper 3 in seine in Fig. 1 dargestellte Schließposition bzw. Ruheposition zurückverfährt. In dieser Ruhepostion liegt das Tastende 18 des Axialtasters 17 nicht mehr am Freiende 16 der Steuerkurve 10 an. Vielmehr ist in der in Fig. 1 dargestellten Ruheposition ein axialer Abstand zwischen dem Freiende 16 der Steuerkurve 10 einerseits und dem Tastende 18 des Axialtasters 17, welcher wiederum am Schließkörper 3 befestigt ist, freigehal­ ten.

Wird dagegen der Kraftstofftank 15 bis an seine Kapazitätsgrenze vollgefüllt, be­ ginnt der Schwimmer 9 im Kraftstofftank 15 aufzuschwimmen. Beim Ausführungs­ beispiel sind der Schwimmer 9 und die Steuerkurve 10 durch das Verbindungs­ element 11 derart miteinander verbunden, dass der Schwimmer 9 in der zur Axialrichtung 2 senkrecht verlaufenden Vertikalrichtung 19 aufschwimmt. Aus der Zusammenschau der Fig. 2 und der Fig. 3 ist einfach ersichtlich, dass der auf­ grund seiner Auftriebskraft in Vertikalrichtung 19 nach oben aufschwimmende Schwimmer 9 die Steuerkurve 10 über das Verbindungselement 11 ebenfalls in Vertikalrichtung 19 gewissermaßen nach oben mitzieht. Diese Bewegung der Steuerkurve 10 hat zur Folge, dass das Tastende 18 des am Schließkörper 3 fi­ xierten Axialtasters 17 und das Freiende 16 der Steuerkurve 10 außer Eingriff miteinander geraten und das Tastende 18 des Axialtasters 17 gleichsam an der Steuerkurve 10 hinuntergleitet bzw. die Steuerkurve 10 am Tastende 18 des Axialtasters 17 entlang gleitet. Infolge des weiterhin vorhandenen Drucks, welcher durch den auf die Frontflächen 12 des Schließkörpers 3 auftreffenden Kraftstoffs ausgeübt ist (Richtungspfeile 13), wird der Schließkörper 3 in Axialrichtung 2 wei­ ter in Richtung auf die Schraubendruckfeder 7 bzw. den Kraftstofftank 15 zube­ wegt, so dass die Schließkörperdichtkanten 5 bzw. die im Bereich der Schließkör­ perdichtkanten 5 angeordneten, der Schraubendruckfeder 7 zugewandten Ela­ stomere 6 gegen die ebenfalls der Schraubendruckfeder 7 zugewandten Gehäu­ sedichtkanten 8' des Gehäuses 1 gedrückt werden. Infolge der dichtenden Anlage der Schließkörperdichtkanten 5 an den Gehäusedichtkanten 8' ist der Zwischen­ raum 14 geschlossen, so dass kein weiterer Kraftstoff in den Kraftstofftank 15 hineinfließen kann. Auf diese Weise ist verhindert, dass der Kraftstofftank 15 überfüllt wird. Der Schließkörper 3 und der Schwimmer 9 sind also kinematisch derart verbunden, dass der Schließkörper 3 die Doppelfunktion sowohl eines Rückschlagventils als auch eines aktiven Übertankungsschutzes erfüllt.

Im Ausführungsbeispiel nicht dargestellt ist ein als Bypass wirksamer Abfluss im Bereich des Einfüllstutzens. Dieser Abfluss gewährleistet das Abfließen der zu viel eingefüllten Kraftstoffmenge. Sobald die Einfüllung des Kraftstoffs unterbrochen wird, reißt wiederum der Kraftstoffstrom und damit der auf die Frontflächen 12 ausgeübte Druck ab, so dass der Schließkörper 3 gegen die Axialrichtung 2 vom Federdruck der Schraubendruckfeder 7 angetrieben in seine in Fig. 1 dargestellte Ruheposition verfahren wird.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Axialrichtung

3

Schließkörper

4

Rippe

5

Schließkörperdichtkante

6

Elastomer

7

Schraubendruckfeder

8

,

8

' Gehäusedichtkante

9

Schwimmer

10

Steuerkurve

11

Verbindungselement

12

Frontfläche

13

Richtungspfeil

14

Zwischenraum

15

Kraftstofftank

16

Freiende

17

Axialtaster

18

Tastende

19

Vertikalrichtung

Claims (6)

1. An einem Kraftstoffeinfüllstutzen angeordnetes Steuerventil

• - mit einem Gehäuse (1) und mit
• - mit einem im Gehäuse (1) verschieblich gelagerten Schließkörper (3) gekennzeichnet
• - durch einen mit dem Schließkörper (3) kinematisch gekoppelten, füll­ standsabhängigen Geber (9) im Kraftstofftank (15) und
• - durch eine zwischen den Schließkörper (3) und den Geber (9) zwischenge­ schaltete Zwangsführung (10, 11, 16, 17, 18).

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber ein im Kraftstofftank (15) angeordneter Schwimmer (9) ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsführung aus einer an den Schwimmer (9) gekoppelten, vor­ zugsweise mit dem Schwimmer (9) mittels eines Verbindungselements (11) fest verbundenen, Steuerkurve (10) und aus einem an den Schließkörper (3) gekoppelten Taster (17) besteht.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (3) im Gehäuse (1) in Axialrichtung (2) verschiebbar einliegt.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (3) vom Federdruck einer Druckfeder (7) beaufschlagt ist und gegen diesen Federdruck in Axialrichtung (2) verschiebbar ist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet

• - durch eine erste Ruheposition, in welcher der Schließkörper (3) mit vor­ zugsweise im Bereich seiner Frontflächen (12) angeordneten Schließkör­ perdichtkanten (5) an Gehäusedichtkanten (8) des Gehäuses (1) dichtend anliegt,
• - durch eine zweite Arbeits- bzw. Öffnungsposition zum Einfüllen des Kraft­ stoffs in den Kraftstofftank (15) derart, dass zwischen den Frontflächen (12) des Schließkörpers und den Gehäusedichtkanten (8, 8') des Ge­ häuses (1) ein Zwischenraum (14) freigelassen ist zum Durchströmen des Kraftstoffs in den Kraftstofftank (15) und dass in dieser Öffnungsstellung der Schließkörper (3) gegen den Federdruck der Druckfeder (7) in Axial­ richtung (2) verfahren ist und
• - durch eine dritte Schließposition derart, dass der Schließkörper (3) von der Zwangsführung (10, 11, 16, 17, 18) geführt gegen die der Druckfeder (7) zu­ gewandten Gehäusedichtkanten (8') des Gehäuses anliegt zum Verschlie­ ßen des Kraftstofftanks (15), wobei vorzugsweise die Druckfeder (7) voll­ ständig komprimiert ist.