DE19922895C1 - Füllstandsbegrenzungsventil für den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Ein Füllstandsbegrenzungsventil für den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges umfasst ein eine obere Tanköffnung außenseitig überdeckendes Flanschteil (1), ein imn Wesentlichen rohrabschnittförmiges Schwimmergehäuse (3), einen im Schwimmergehäuse (3) zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung beweglich gelagerten Schwimmer (4) und eine im Wesentlichen rohrabschnittförmige Schürze (2), deren oberes Ende gasdicht am Flanschteil fixiert ist. Das Schwimmergehäuse (3) ist an der Innenseite (25) der Schürze (2) fixiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllstandsbegrenzungsventil für den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges. Solche Ventile dienen dazu, im Betankungsfalle einen vorbe­ stimmten Füllstand zu definieren, bei dem eine Kraftstoff in den Tank fördernde Zapfpistole abschaltet. Ein solches Ventil ist aus US 5,449,029 bekannt. Dieses Ventil umfasst ein etwa scheibenförmiges Flanschteil, das zur Fixierung des Ven­ tils in einer oberen Öffnung der Tankwand dient. Im Montagezustand überdeckt das Flanschteil die Tanköffnung und ist mit einem Befestigungsflansch an der oberen Tankwand angeschweißt. Der Kraftstofftank ist dabei aus einem Kunst­ stoffmaterial gefertigt, das mit dem Befestigungsflansch des Flanschteiles ver­ schweißbar ist. Mit dem Flanschteil einstückig verbunden ist eine im Wesentlichen rohrabschnittförmige Schürze, die im Montagezustand in den Tank hineinragt. Konzentrisch zur Schürze und mit Radialabstand zu deren Innenseite ist ein ebenfalls rohrabschnittförmiges Schwimmergehäuse angedeutet, das mit seiner oberen Stirnseite am Flanschteil fixiert ist. Der von dem Schwimmergehäuse um­ gebene Hohlraum steht über eine Entlüftungsöffnung bzw. einen Entlüftungskanal mit einem Aktivkohlefilter in Verbindung. Im Schwimmergehäuse ist ein in Schließrichtung federbeaufschlagter Schwimmer zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung axialbeweglich gelagert. In der Schließstellung verschließt der Schwimmer mit seiner Oberseite die Entlüftungsöffnung, wogegen er sie in der Öffnungsstellung freigibt. Innerhalb der Schürze und im Bereich des Flansch­ teiles weist das Schwimmergehäuse seitliche Öffnungen auf, in die Kraftstoff­ dampfgemisch, im Folgenden kurz "Entlüftungsgas" genannt, eintreten kann. Wenn der Füllstand im Kraftstoffbehälter so weit angestiegen ist, dass das Frei­ ende der Schürze in den Kraftstoff eintaucht, wird die Verbindung zum Aktivkoh­ lefilter unterbrochen, was einen Anstieg des Kraftstoffes im Einfüllrohr des Kraft­ stofftanks bewirkt, was wiederum ein Abschalten der Zapfpistole zur Folge hat.

Die Abschalthöhe ist nun nicht bei sämtlichen Tankgeometrien die gleiche, so dass je nach der gewünschten Abschalthöhe unterschiedliche Ventile eingesetzt werden müssen. Hinzu kommt, dass die Öffnung, in die die Ventile eingesetzt werden, bei unterschiedlichen Tankformen variieren kann. Soll das aus US 5,449,029 bekannte Ventil an unterschiedliche Abschalthöhen angepasst werden, so müssen verschiedene Flanschteile mit unterschiedlich langen Schürzen vorge­ sehen werden. Wenn auch noch unterschiedliche Durchmesser der Tanköffnung berücksichtigt werden sollen, so erhöht sich die Anzahl der vorzuhaltenden Flanschteile mit integrierter Schürze nochmals. Aufgrund der Fixierung des Schwimmergehäuses am Flanschteil selbst ist die Axialposition des Schwimmers relativ zur oberen Tankwand festgelegt. Wird nun ein Flanschteil mit längerer Schürze eingesetzt, bedeutet dies, dass sich die Axialposition der Unterkante der Schürze bzw. deren Abschaltkante relativ zur Axialposition des Schwimmers in seiner Öffnungsstellung verändert, was ein verändertes Aufschwimmverhalten des Schwimmers bedeutet. Um ein stets gleichbleibendes Aufschwimmverhalten des Schwimmers unabhängig von der Schürzenlänge zu gewährleisten, müsste bei dem bekannten Ventil ebenfalls die Länge des Schwimmergehäuses variiert wer­ den, damit der Schwimmer gegenüber der Abschaltkante eine stets gleichbleiben­ de Axialposition aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllstandsbegrenzungsventil vorzuschlagen, bei dem auf einfache Weise eine Anpassung der Abschalthöhe ohne größere Anpas­ sungen der Ventilbauteile möglich ist.

Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 dadurch gelöst, dass das Schwimmerge­ häuse an der Innenseite der Schürze fixiert ist. Auf diese Weise ist zunächst ge­ währleistet, dass der Schwimmer gegenüber der Abschaltkante der Schürze stets die gleiche Axialposition aufweist. Unabhängig von der Länge der Schürze liegen somit bei Erreichen der Abschalthöhe stets die gleichen Auftriebsbedingungen für den Schwimmer vor. Die vorgeschlagene Ausgestaltung bedeutet auch eine Ferti­ gungsvereinfachung. Es müssen lediglich unterschiedliche, aus Schwimmerge­ häuse und Schürze bestehende Baueinheiten vorgehalten werden. Der Schwim­ mer, eine ihn in Schließrichtung beaufschlagende Feder und das Flanschteil kön­ nen bei vorgegebener Tanköffnung gleich bleiben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die aus Schwimmergehäuse und Schürze bestehende Baueinheit ein einstückiges Spritzgussteil. Die Montage des Ventiles ist erleichtert, wenn die Schürze am Flanschteil nach Art einer Schnapp­ verbindung fixiert ist.

Die Erfindung wird nun anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestell­ ten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Füllstandsbegrenzungsventil und

Fig. 2 ein Ventil entsprechend Fig. 1, das in einen Kraftstofftank eingesetzt ist.

Das in den Zeichnungen abgebildete Ventil setzt sich im Wesentlichen aus einem etwa scheibenförmigen Flanschteil 1, einer im Wesentlichen rohrabschnittförmi­ gen Schürze 2, einem ebenfalls rohrabschnittfömigen Schwimmergehäuse kleine­ ren Durchmessers, einem im Schwimmergehäuse zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung axial gelagerten Schwimmer 4, einem an der oberen Stirn­ seite des Schwimmers 4 fixierten Dichtelement 5 und einer den Schwimmer in Schließrichtung beaufschlagenden Schraubenfeder 6 zusammen. Das Flanschteil weist einen randständigen Fixierflansch 7 auf, der zur Verschweißung mit der obe­ ren Tankwand 8 eines Kraftstofftanks dient. Von der Innenseite des Flanschtei­ les 1 steht ein rohrabschnittförmiger Ring 9 etwa rechtwinklig ab. Dieser dient zur Fixierung der Schürze. Zu diesem Zweck weist die Schürze 2 an ihrem dem Flanschteil 1 zugewandten oberen Ende eine Ausnehmung 12 auf, in der im Montagezustand der Ring 9 mit seinem Freiende einliegt. Zwischen dem Freiende des Rings 9 und dem Boden der Ausnehmung liegt ein O-Ring 13 aus Elasto­ mermaterial etwa gasdicht ein. Der O-Ring 13 verhindert, dass Entlüftungsgas zwischen dem Ring 9 und der Schürze 2 in das Ventilinnere eindringen kann. Das Flanschteil 1 weist weiterhin einen Entlüftungsstutzen 14 auf, der von der Innen­ seite des Flanschteiles 1 im Wesentlichen rechtwinklig vorsteht und der einen Entlüftungskanal 15 umgibt. Der Entlüftungskanal 15 ist mit einem (nicht darge­ stellten) Aktivkohlefilter verbunden. Das Stirnende 16 des Entlüftungsstutzens umgibt eine mit dem Entlüftungskanal in Verbindung stehende Entlüfttungsöff­ nung 17 und bildet einen mit dem Dichtelement 5 zusammenwirkenden Ventilsitz.

Das Dichtelement 5 ist ein Ventilplättchen aus Elastomermaterial. Es weist eine zentrale Öffnung auf, die von einem zentralen Befestigungszapfen 18 eines im Wesentlichen scheibenförmigen und an der Oberseite des Schwimmers fixierten Trägers 19 durchgriffen ist. Die Axialfixierung des Dichtelements 5 am Träger 19 ist über einen in einer Nut des Befestigungszapfens einliegenden Haltering 20 bewerkstelligt. Der Schwimmer weist eine zentrale, in seiner Unterseite ausmün­ dende Ausnehmung 22 auf, in der die Schraubenfeder 6 einliegt. Die Schrauben­ feder 6 stützt sich einerseits an der oberen Stirnwand des Schwimmers und ande­ rerseits an einem Boden 23 des Schwimmergehäuses ab. Das Schwimmergehäu­ se weist Öffnungen 24 auf, die den Eintritt von Kraftstoff ermöglichen. Es ist an der Innenseite 25 der Schürze 2 fixiert, wobei seine obere Stirnseite mit Axialab­ stand von der Stirnseite 16 des Entlüftungsstutzens endet. Diese Fixierung kann beispielsweise über eine Schnappverbindung bewerkstelligt sein. Vorzugsweise bilden die Schürze 2 und das Schwimmergehäuse 3 jedoch eine einstückige Baueinheit 11, nämlich ein Spritzgussteil. An der Innenseite der Schürze 2 sind Rippen 27 angeformt, die radial nach innen vorstehen und die sich in Axialrichtung erstrecken. Zwischen dem Schwimmergehäuse 3 und der Schürze 2 ist somit ein Ringraum 26 vorhanden. Das Schwimmergehäuse 3 ist in der Schürze 2 derart fixiert, dass der Abstand 28 zwischen der Stirnkante bzw. der Abschaltkante 29 der Schürze und der Schwimmerunterseite 30 eine vorgegebenen Größe auf­ weist. Dieser Abstand 28 ist somit stets gleich, selbst wenn Baueinheiten 11 mit unterschiedlichen langen Schürzen 2 am Flanschteil 1 fixiert werden. Der Ab­ stand 32 zwischen dem Stirnende 16 des Entlüftungsstutzens 14 und dem Dichte­ lement 5 variiert je nach Länge der Schürze.

Ein erfindungsgemäßes Füllstandsbegrenzungsventil arbeitet wie folgt:
Wenn sich der Kraftstoff während des Betankungsvorganges noch unterhalb des in Fig. 2 dargestellten maximalen Füllstandes bzw. unterhalb der Abschalthöhe 34 befindet, wird Entlüftungsgas über den Ringraum 26 und den Entlüftungskanal 15 in den Aktivkohlefilter verdrängt, wie dies durch die Pfeile 35 angedeutet ist. Wenn der Kraftstoff 33 die Abschalthöhe 34 erreicht hat, taucht die Abschaltkante 29 der Schürze 2 geringfügig in den Kraftstoff. Ab diesem Zeitpunkt kann kein Entlüf­ tungsgas mehr über den Ringraum 26 nach außen gelangen. Der Kraftstoff steigt dann im Einfüllrohr des Kraftstofftanks an und gelangt schließlich bis zur Zapfpi­ stole, was deren Abschaltung zur Folge hat. Je nach Auslegung des gesamten Tanksystems ist somit ein Nachtanken nur noch bedingt möglich. Neben dem Entlüftungskanal 15, der der Betankungsentlüftung dient, ist in Kraftstofftanks in der Regel eine Betriebsentlüftung kleineren Querschnitts vorhanden. Bei Kraft­ stofftanks, bei denen diese Entlüftungsöffnung permanent geöffnet ist, ist ein Nachtanken in mehreren Schritten so weit möglich, bis der Schwimmer 4 mit sei­ nem Dichtelement 5 am Ventilsitz 16 anliegt. Dabei dringt, bedingt durch den vom Kraftstoff im Einfüllrohr aufgebauten hydrostatischen Druck Kraftstoff in den Rin­ graum 26 ein, wodurch der Schwimmer 4 aufschwimmt und schließlich den Ven­ tilsitz 16 abdichtet. Ein Nachfüllen von Kraftstoff ist somit nur noch in äußerst ge­ ringem Ausmaße möglich, nämlich nur so lange, bis das Dichtelement 5 perma­ nent am Ventilsitz 16 anliegt. Wenn jedoch im Kraftstofftank die Betriebsentlüf­ tungsöffnung mit einem Druckbegrenzungsventil verschlossen ist, ist nach Errei­ chen der Abschalthöhe ein Nachtanken praktisch überhaupt nicht mehr möglich. Das die Betriebsentlüftungsöffnung verschließende Ventil öffnet nämlich erst bei einem Druck, der größer ist als der vom Kraftstoff im Einfüllrohr aufgebaute hy­ drostatische Druck. Nach dem ersten Abschalten der Zapfpistole kann somit nur noch das Einfüllrohr mit Kraftstoff gefüllt werden. Mit einer solchen Ausgestaltung eines Kraftstofftankes kann somit eine wohldefinierte Abschalthöhe eingehalten werden. Dabei ist es unerheblich, ob ein erfindungsgemäßes Ventil oder das oben beschriebene bekannte Füllstandsbegrenzungsventil eingesetzt wird.

Claims (5)

1. Füllstandsbegrenzungsventil für den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges, mit

• - einem eine obere Tanköffnung außenseitig überdeckenden Flansch­ teil (1),
• - einem im Wesentlichen rohrabschnittförmigen Schwimmergehäuse (3),
• - einem im Schwimmergehäuse (3) zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung beweglich gelagerten Schwimmer (4), wobei dieser in der Schließstellung mit einem Dichtelement (5) eine am Flanschteil (1) angeordnete Entlüftungsöffnung (21) verschließt und diese in seiner Öff­ nungsstellung freigibt und
• - einer im Wesentlichen rohrabschnittförmigen Schürze (2), deren oberes Ende gasdicht am Flanschteil (1) fixiert ist und die mit ihrem unteren Längsabschnitt den oberen Längsabschnitt des Schwimmergehäuses (3) mit Radialabstand umfasst,

dadurch gekennzeichnet,
dass das Schwimmergehäuse (3) an der Innenseite (25) der Schürze (2) fixiert ist.

2. Füllstandsbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Schwimmergehäuse (3) und Schürze (2) bestehende Bauein­ heit (11) ein einstückiges Spritzgussteil ist.

3. Füllstandsbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schürze (2) mit einer Schnappverbindung am Flanschteil (1) fixiert ist.

4. Füllstandsbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen axial in die Schürze (2) hineinragenden, einen Entlüftungskanal (15) bil­ denden Entlüftungsstutzen (14), dessen tankseitiges Stirnende (16) die Entlüf­ tungsöffnung (21) umgibt und als Ventilsitz mit dem Dichtelement (5) zusam­ menwirkt.

5. Füllstandsbegrenzungsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (5) ein Ventilplättchen aus Elastomermaterial ist.