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Füllstandsgeber zur Messung des Tankinhalts bei Kraftfahrzeugen
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Die Erfindung geht aus von einem Füllstandsgeber mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Es ist bereits cin Füllstandogeber mit einern integriertem Schwimmerventil
bekannt. Dieses Schwimmerventil soll eine Be- oder Entlüftung des Kraftstofftankes
errnöglichen, andererseits aber den Kraftstofftank absolut dicht abschließen, damit
bei einem eventuellen Überschlag des Fahrzeuges kein Kraftstoff auslaufen kann.
Bei einem solchen Schwimmerventil bestehen sehr genaue Forderungen bezüglich der
notwendigen Luftmengen zum Be- bzw. Entlüften des Kraftstofftankes. Andererseits
soll das Ventil bei einer gewissen Schräglage des Fahrzeuges sofort schließen. Aufgrund
dieser Forderungen müssen derartige Schwimmerventile sehr exakt gearbeitet sein.
Insbesondere muß der Ventilsitz exakt zentrisch zur Bewegungsrichtung des Ventilschwimmerkörpers
angeordnet sein.
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Bei einer aus der Praxis bekannten Ausführung sind die umlaufende
Seitenwand der Ventilkammer sowie der Ventilboden einstückig an den Kunststoffträger
angeformt. Der Ventildeckel wird als separates Teil gespritzt, über die umlaufende
Seitenwand gestülpt und mit dieser verschweißt; Die Ventilkammer kann also bei dieser
Ausführung nur durch Zerstörung wieder geöffnet werden, so daß ein Austausch eines
defekten Ventilschwimmerkörpers nach der Prüfung des Füllstandsgebers nicht mehr
möglich ist. Besonders nachteilig ist aber, daß eine exakte Montage des Ventildeckels
nicht immer gewährleistet ist. Die Praxis hat gezeigt, daß in Einzelfällen der Ventildeckel
nicht völlständig auf der Stirnfläche der Ventilkammer aufliegt. Da an dem Ventildeckel
der Ventilsitz und die Ventilauslaßöffnung angeformt sind, ist deren Symmetrieachse
bei falscher Deckelrnontage gegenüber der Bewegungsrichtung des Ventilschwimmerkörpers
geneigt, was dazu führt, daß die eingangs erwähnten technischen Forderungen nicht
mehr erfüllt werden. Auch durch die Ultraschallschweißung und die damit verbundene
Erwärmung der Teile können unzulässige Toleranzabweichungen auftreten. Schließlich
ist an fertigen Füllstandsgebern dieser Art auch schon festgestellt worden, daß
die Schweißnaht zwischen dem Deckel und der Seitenwand unsauber gearbeitet ist,
was eine Undichtheit zur Folge hat. Dies ist besonders nachteilig, weil ja bei dieser
bekannten Konstruktion der Deckel des Ventils auf der Tankaußenseite liegt. Bei
einem
Überschlag des Fahrzeuges kann daher trotz geschlossenern Ventil Kraftstoff aus
dem Tank auslaufen. Schließlich muß auch darauf hingewiesen werden, daß die Verschweißung
des Dcckels mit der Seitenwand einen nicht unerheblichen F er tigulgsau fwan d bedeutet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Schwimmerventil
bei einen Füllstandsgeber konstruktiv so zu gestalten, daß die zuvor genannten Nachteile
einer bekannten Ausführung nicht auftreten. Insbesondere soll die Ventilkarnrner
zur Tankaußenseite hin einwandfrei abgedichtet sein. Außerdem soll ein defekter
Ven tilschwimmerkör per ausgewechselt werden können.
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Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, daß zwecks einwandfreier
Abdichtung zur Tankaußenseite hin der Ventildeckel einstückig an den Kunststoffträger
angeformt sein sollte. Damit das Ventil montiert werden kann und gegebenenfalls
später der Ventilschwimmerkörper wieder ausgetauscht werden kann, wird der Ventilboden
am Kunststoffträger lösbar befestigt. Dies beeinträchtigt die Dichtheit des Systems
nicht, da dieser Ventilboden ja ohnehin auf der Tankinnenseite liegt. Da bei dieser
Ausführung der Ventildeckel bei der Montage nicht erwärmt wird, sind auch keine
Toleranzabweichungen im Bereich des Ventilsitzes zu befürchten.
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Der Grundgedanke der Erfindung kann auf verschiedenenartige Weise
realisiert werden. Bei einer ersten Ausführungsform wird der Ventildeckel einstückig
an den Kunststoffträger angeformt und der Ventilboden zusall0tflen mit der unlaufenden
Seitenwand als separates Teil hergestellt und arn Kunststoffträger verrastet.
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Besser ist jedoch eine Ausführung, bei der auch die umlaufende Seitenwand
der Ventilkarnrner einstückig an den Kunststoffträger angeformt wird. Da die umlaufende
Seitenwand nämlich direkt oder über Längsrippen den Ventilschwimmerkörper mit geringem
radialen Spiel führt, ist bei dieser zweiten Ausführung eine exakte Ausrichtung
der Bewegungsrichtung des Ventilschwimmerkörpers in bezug auf den Ventilsitz gewährleistet,
während bei der zuerst genannten Ausführung gewisse Toleranzabweichungen wegen der
Rastverbindung zwischen der Seitenwand und dem Kunststoffträger bzw. dem Ventildeckel
nicht ganz vermeidbar sind.
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Besonders bevorzugt wird eine Ausführung gemäß den Merkmalen des Anspruchs
3, bei der die umlaufende Seitenwand des Ventils von einer Grundplatte des Kunststoffträgers
zur Tankaußenseite hin absteht und einstückig mit dem Ventildeckel ausgebildet ist.
Bei dieser Ausführung ist eine bestmögliche Ausrichtung des Ventilsitzes in bezug
zur Bewegungsrichtung des durch die Seitenwand geführten Ventilschwimmerkörpers
gegeben.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor.
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Es zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht eines Füllstandsgebers, Figur
2 einen Schnitt durch ein Schwimmerventil, Figur 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie
III-III in Figur 2, Figur 4 einen Schnitt ähnlich Figur 2 bei einem anderen Ausführungsbeispiel
und Figur 5 einen Schnitt ähnlich Figur 2 bei einem dritten Ausführungsbeispiel.
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In Figur list mit 10 insgesamt der Kunststoffträger eines Füllstandsgebers
bezeichnet. Dieser Kunststoffträger 10 ist ein im wesentlichen topfförmiges Gebilde
mit einer Grundplatte 11 und einem parallel im Abstand dazu angeordneten Aufnahmeflansch
12. Der Kunststoffträger 10 trägt eine Kontakteinrichtung 13, die im wesentlichen
aus einer Leiterplatte 14 mit einer aufgedruckten Widerstandsbahn und einer nicht
naher dargestellten Kontaktfeder besteht, die auf dieser Widerstandsbahn entlangschleift.
Die Kontaktfeder ist an einem beweglich am Kunststoffträger 10 aufgehängten Hebel
15 fixiert, an dessen Ende ein luftgefüllter Körper 16 befestigt ist, der auf der
Oberfläche des in einem Kraftstofftank eingefüllten Brennstoffes schwimmt. Außerdem
ist an dem Kunststoffträger 10 ein Rohrstutzen 17 angeformt, an den eine Kraftstoffleitung
angeschlossen werden kann. Dieser Rohrstutzen 17 steht mit einem Rohr 18 in Verbindung,
an dem über einen Faltenbalg 19 ein Sieb 20 axial verstellbar aufgehängt ist. Dieses
Sieb 20 stützt sich auf dem Boden eines nicht näher dargestellten Kraftstofftanks
ab. An einem weiteren Rohrstutzen 21,
der ebenfalls an dem Kunststoffträger
10 fixiert ist, kann eine Kraftstoffrückführleitung angeschlossen werden. In der
deutschen Pdtentss hrift 28 30 518 sind verschiedene konstruktive :inzelhei tn eines
ählllicilen Füllstandsgebers erläutert, so daß hier nicht näher darauf eingegangen
werden muß.
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Am Kunststoffträger 10 sitzt außerdem ein insgesamt mit 30 bezeichnetes
Ventil zum Be- oder Entlüften bzw. Verschließen des Kraftstofftankes. Die Ventilkammer
31 wird begrenzt von einer umlaufenden Seitenwand 32, einem Ventildeckel 33 und
einem Ventilboden 34. In den Ventildeckel 33 sind die Auslaßöffnung 35 und der Ventilsitz
36 eingearbeitet. Außerdem trägt der Deckel 33 ein eingepreßtes Metallrohr 37 zum
Anschluß eines Entlüftungsschlauches. Der Ventilboden 34 hat Einlaßöffnungen 38
und 39 und mittig einen erhöhten Ansatz 40, der in eine Nut 41 ausläuft. In dieser
Nut 41 stützt sich eine durch den Ansatz 40 zentrierte Schraubenfeder 42 ab, die
in eine Bohrung 43 eines Ventilschwimmerkörpers 44 hineinragt. Der aus Kunststoff
hergestellte Ventilschwirnmerkörper 44 hat ein Gewicht, das geringfügig größer ist
als die von der Schraubenfeder aufgebrachte Federkraft. Demzufolge liegt der Ventilschwimlnerkörper
44 im normalen Betriebszustand auf dem Ventilboden 34 auf und das Ventil ist geöffnet,
wie das in den Figuren 2, 4 und 5 dargestellt ist. An die Seitenwand 32 der Ventilkammer
sind mehrere Längsrippen 45 angeformt, die den Ventilschwimmerkörper 44 mit geringem
radialen Spiel führen.
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Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist nun, daß der Ventildeckel
33 einstückig an den Kunststoffträger 10 angeformt ist und der Ventilboden 34 lösbar
am Kunststoffträger 10 befestigt ist. Figur 2 zeigt eine Ausführung, bei der der
Ventildeckel 33 einstückig mit der umlaufenden Seitenwand 32 ausgebildet ist, wobei
diese umlaufende Seitenwand 32 wiederum einstückig rnit der Grundplatte 11 des Kunststoffträgers
10 verbunden ist und von dieser Grundplatte zur Tankaußenseite hin absteht. Wenn
man davon ausgeht, daß der Kunststoffträger 10 mit seinem Auflageflansch über eine
nicht näher dargestellte Dichtung am Rand einer Offnung im Tank aufliegt und diese
Öffnung durch den Kunststoffträger 10 absolut dicht verschlossen wird, kann also
der Brennstoff nur bei geöffnetem Ventil durch die Auslaßöffnung 35 entweichen.
Bei geschlossenem Ventil ist dagegen eine einwandfreie Abdichtung des Tankes gewährleistet,
da der gesamte Kunststoffträger 10 einschließlich der Grundplatte II, der Seitenwand
32 der Ventilkammer und einschließlich des Deckels 33 aus einem Stück gespritzt
sind.
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Der Ventilboden 34 ist lösbar am Kunststoffträger 10 befestigt, so
daß ein defekter Ventilschwimmerkörper 44 bzw. eine defekte Schraubenfeder 42 leicht
ausgewechselt werden k3nnen. Zwecks Vereinfachung der Montage ist eine Rastverbindung
vorgesehen. Dazu ist in die Seitenwand 32 in geringem Abstand von der bodenseitigen
Stirnfläche 46 innen eine umlaufende Ringnut 47 eingearbeitet. Der kreisrunde Ventilboden
34 hat einen entsprechenden Ansatz 48, der in diese Ringnut 47 einrastbar ist. Da
der Kunststoffträger aus verständlichen Gründen aus einem verhältnismaßig formstabilen
Werkstoff besteht, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, damit dieser Einrastvorgang
ohne großen Kraftaufwand bewerkstelligt werden kann. Dies wird dadurch erreicht,
daß die Seitenwand 32 der Ventilkammer in einem größeren Abstand von der bodenseitigen
Stirnfläche 46 an die Grundplatte 11 des Kunststoffträgers 10 angeformt wird. Man
erkennt in Figur 2 einen umlaufenden Höcker 50, der von der Grundplatte zur Tankaußenseite
hervorsteht und oberhalb der Ringnut 47 in die Seitenwand 32 übergeht. In die Grundplatte
lt ist ein die Seitenwand 32 umlaufender Schlitz 51 angearbeitet, der zur Tankaußenseite
hin durch diesen vorstehenden Höcker 50 abgeschlossen ist. Aufgrund dieser konstruktiven
Ausbildung kann das untere Teilstück der Seitenwand 32 geringfügig nach außen federn,
was das Einrasten des Ventilbodens 34 erleichtert. Der Abstand A von der bodenseitigen
Stirnfläche 46 der Seitenwand 32 zur Anformstelle der Seitenwand 32 an den Höcker
50 bzw. die Grundplatte 11 ist größer als der Abstand der Ringnut 47 von der bodenseitigen
Stirnfläche 46.
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Bei geeigneter Ausbildung des Höckers 50 kann man damit erreichen,
daß die bodenseitige Stirnfläche 46 mit der Grundplatte lt abschließt, wie das in
Figur 2 dargestellt ist. flas Ventil befindet sich damit praktisch völlig außerhalb
des Kraftstofftanks, was aus Platzgründen zweckmäßig ist. Dies ist auch sinnvoll,
damit ein möglichst hoher Füllstand im Tank möglich ist.
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Dieser letztgenannte Vorteil ist bei dem Ausführungsbeispiel nach
Figur 4 nicht gegeben. Bei dieser Ausführung ist der Ventildeckel 33 praktisch ein
Teil der Grundplatte II, während die umlaufende Seitenwand 32 zur Tankinnenseite
hin an die Grundplatte II angeformt ist. Auch bei dieser Ausführung ist eine exakte
Ausrichtung der Bewegungsrichtung des Ventilschwimmerkörpers 44 in bezug auf den
Ventilsitz 36 gegeben, da alle wesentlichen Teile einstückig miteinander verbunden
sind und in einem Spritzwerkzeug hergestellt sind.
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Eine solche exakte Führung des Ventilschwimmerkörpers 44 in bezug
zurn Ventilsitz 36 ist bei der Ausführung nach Figur 5 nicht gegeben, weil dort
die den Ventilschwimmerkörper 44 führende Seitenwand nicht einstückig mit dem Ventildeckel
33 ausgebildet ist. Vielmehr ist hier die Seitenwand einstückig mit dem Ventilboden
34 ausgebildet und an der Grundplatte 11 verrastbar. Aber auch diese Lösung bietet
den Vorteil, daß der Ventilschwhl erkörper 44 gegebenenfalls ausgewechselt werden
kann.
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Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß durch geeignete Abstimmung
der Federkraft der Schraubenfeder 42 und des Gewichtes des Ventilschwirur7werkör?ers
44 dieser im normalen Zustand auf dem Ventilboden 34 aufliegt. Damit ist eine Belüftung
des Kraftstofftankes während des Kraftstoffverbrauches und eine Entlüftung des Kraftstofftankes
beim Einfüllen von Kraftstoff gewährleistet.
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Schon bei einer gewissen Schrägneigung des Kraftfahrzeuges übersteigt
jedoch die Kraft der Schraubenfeder die wirksame Kraftkomponente aufgrund des Gewichtes
des Ventilschwimmerkörpers 44, so daß das Ventil schließt. Beim Überschlag eines
Kraftfahrzeuges wird das Ventil also sehr rasch geschlossen, so daß ein Auslaufen
des Kraftstoffes wirksam vermieden wird.
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Das Ventil schließt natürlich auch dann, wenn zuviel Kraftstoff in
den Tank eingefüllt werden sollte, weil dieser Kraftstoff durch die Öffnungen 38
und 39 in die Ventilkammer einströmen kann und damit den Ventilschwimmerkörper 44
anhebt. Damit ein ausreichender Luftaustausch gewährleistet wird und damit der Ventilschwimmerkörper
44 gegebenenfalls vollständig von dem in die Kammer einfließenden Kraftstoff umgeben
ist, sind neben einer zentralen Öffnung 38 mehrere schlitzartige Öffnungen 39 im
Ventilboden 34 vorgesehen. Diese Einlaßöffnungen 39 sind nahe dem Rand des Ventilbodens
34 angeordnet und gleichmäßig über den Umfang verteilt. Es ist nicht unbedingt notwendig,
daß diese Einlaßöffnungen 39 seitlich versetzt zu den Führungsrippen 45 liegen,
wie das Figur 3 zeigt. Da die Längsrippen 45, wie Figur 2 zeigt, mit Abstand vor
dem Ventilboden 34 enden, kann der Kraftstoff in das Ventilgehäuse auch einfließen,
wenn diese Rippen oberhalb der Öffnungen 39 liegen sollten. Durch diese Ausbildung
der Längsrippen wird also die Montage vereinfacht. Außerdem ist bei der Ausführung
nach Figur 2 in die Seitenwand ein von der bodenseitigen Stirnfläche 46 ausgehender
und über den Ventilboden 34 in die Kammer hineinreichender Schlitz 55 eingearbeitet,
der einen Luft- oder Kraftstoffaustausch ermöglicht. Diese Maßnahme hat sich als
zweckmäßig erwiesen, weil in der Praxis der Füllstandsgeber so im Kraftfahrzeug
angeordnet
ist, daß das Rohr 37 etwa horizontal verläuft. Damit
kann an der am höchsten gelegenen Stelle durch diesen Schlitz 55 Luft entweichen,
wenn Kraftstoff in die Ventilkammer einströmt und das Ventil aber schon geschlossen
ist.
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Abschließend werden nochmals die wesentlichen Vorteile der Erfindung
gegenüber der Rusfiihrung nach dem Stand der Technik zusammengefaßt. Bei den erfindungsgemaßell
Aus führungen ist eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet.
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Das Ventil kann beliebig oft montiert und demontiert werden. Die Montage
ist vereinfacht, da ein Rastvorgang sehr viel rascher bewerkstellig werden kann
als ein Schweißvorgang. Dadurch werden auch Montagekosten eingespart. Die Toleranzen
können sehr viel genauer eingehalten werden, da die wesentlichen Teile alle einstückig
und in einem Spritzvorgang hergestellt werden.