DE3413399C2 - Vorrichtung zum Entlüften eines Kraftstoffbehälters, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Um bei Kraftstoffbehältern, die im oberen Bereich des Behälterinnenraumes mit einem an einer Ausgleichsleitung angeschlossenen Ausgleichsbehälter ausgestattet sind, zu vermeiden, daß im Ausgleichsbehälter sich Kraftstoff stauen und über die Ausgleichsleitung ins Freie abfließen kann, wird vorgeschlagen, an den offenen Enden des Ausgleichsbehälters, diesen vorgelagert, jeweils eine verschwenkbare Klappe vorzusehen, die selbsttätig aus der Schließ- in die Offenstellung zurückschwenkt und der Klappe ein doppelarmiges Pendelelement zuzuordnen, dessen mit der Klappe zusammenwirkender Arm an der vom offenen Ende des Ausgleichsbehälters abgekehrten Seite der Klappe lose anliegt und dabei den Abstand des Berührungspunktes zwischen Klappe und Pendelelement von einer die Schwenkachse des Pendelelementes enthaltenden Horizontalebene größer zu wählen als dessen Abstand von einer die Schwenkachse der Klappe enthaltenden Horizontalebene. Diese Anordnung gewährleistet, daß bei Zurückschwenken der Klappe in ihre Offenstellung sich sofort ein großer Öffnungsquerschnitt ergibt, der ein rasches und vollständiges Ausfließen von in den Ausgleichsbehälter gelangtem Kraftstoff ermöglicht.

Description

65

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entlüften eines Kraftstoffbehälters, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.

Eine Vorrichtung dieser Art ist bereits bekannt (DE-OS 30 30 288).

Bei dieser Konstruktion bildet das Schließglied der den Verbindungsöffnungen des Ausgleichsbehälters vorgelagerten und massekraftabhängig verstellbaren Sperrvorrichtungen einen durch ein Pendelelement im wesentlichen axial verstellbaren Kegel, der auch in seiner Offenstellung über einen Teil seiner Länge in der ihm zugeordneten Verbindungsöffnung verbleibt.

In der Offenstellung der Sperrvorrichtungen definieren somit deren kegelförmigen Schließglieder zusammen mit den Verbindungsöffnungen des Ausgleichsbehälters jeweils einen Ringspalt, dessen Querschnitt, im Hinblick auf einen angestrebten kleinen Schwenkweg des Pendelelementes, um schon bei geringen Querbeschleunigungen einen wirksamen Verschluß herbeizuführen, zwangsläufig entsprechend klein ist.

Aufgrund von in Kraftstoffbehältern bei bestimmten Fahrzuständen entstehenden Schwallbewegungen des Kraftstoffes gelangt auch Kraftstoff in den Ausgleichsbehälter, der aufgrund der eng bemessenen Ringspalte nicht schnell genug wieder aus dem Ausgleichsbehälter auszufließen vermag. Dies kann dazu führen, daß bei erwärmungsbedingter Gasentwicklung im Kraftstoffbehälter aus den Ausgleichsbehälter zusammen mit über dessen Ausgleichsleitung entweichendem Gas auch Kraftstoff mitgerissen wird und ins Freie abfließen kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 derart weiterzubilden, daß ein ein Auslaufen von Kraftstoff über die Ausgleichsleitung ermöglichender Kraftstoffrückstau im Ausgleichsbehälter nicht mehr entstehen kann. Zugleich soll durch die Sperrvorrichtungen schon bei geringen Querbeschleunigungen ein wirksamer Verschluß seiner Verbindungsöffnungen erfolgen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Das Schließglied bewegt sich, sobald es in seiner Schließstellung vom Pendelelement freigegeben wird, selbsttätig in seine Offenstellung, wobei seine Ausbildung als am Ausgleichsbehälter verschwenkbar angeordnete Klappe beim Wegschwenken von der Verbindungsöffnung sofort einen großen Öffnungsquerschnitt ergibt, der ein rasches und vollständiges Ausfließen von in den Ausgleichsbehälter gelangtem Kraftstoff ermöglicht. Dadurch wird vermieden, daß sich im Ausgleichsbehälter unter bestimmten, schnell aufeinanderfolgenden Fahrzuständen nach und nach immer mehr Kraftstoff ansammeln und von über die Ausgleichsleitung aus dem Kraftstoffbehälter entweichendem, vergastem Kraftstoff in diese Leitung mitgerissen werden kann.

Durch die Plazierung des Berührungspunktes zwischen der Klappe und dem einen Arm des Pendelelementes zu den Schwenkachsen von Klappe und Pendelelement ist dabei eine Übersetzung gegeben, die schon bei kleinem Ausschlag des Pendelelementes einen entsprechend großen Schwenkweg der Klappe in Schließrichtung bewirkt.

Durch Abstimmung der Abstände der Schwenkachsen vom Berührungspunkt lassen sich demgemäß bei feinfühligem Ansprechen des Pendelelementes schon bei geringen Querkräften sowohl der angestrebte rasche Verschluß der Verbindungsöffnungen als auch große Öffnungsquerschnitte erreichen.

Durch die DE-OS 30 15 189 ist bereits eine Entlüftungseinrichtung für Kraftstofftanks in Fahrzeugen bekannt, die an ihren Stirnenden jeweils eine um eine Schwenkachse fre^; verschwenkbare Klappe aufweist jede dieser Klappen verschließt eine sich in das Tankinnere öffnende Kammer. Beide Kammern dienen zum Entlüften von an diesen angeschlossenen Entlüftungsleitungen.

Sollte in die Kammer beispielsweise durch Schwappen Kraftstoff eindringen, so kann dieser über die öffnungen wieder abfließen, ohne in die Entlüftungsleitungen zu gelangen, wobei unter dem Einfluß des abfließenden Kraftstoffes die Klappen die Öffnungen solange freigeben, bis der Kraftstoff abgeflossen ist.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 kann auf ein besonderes Rückstellmittel, beispielsweise eine Drehfeder, zur Klappenrückstellung verzichtet werden.

Die angestrebten großen Öffnunsquerschnitte bei Freigabe der Klappe lassen sich vorteilhaft nach Anspruch 3 erzielen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 ermöglicht es, die Masse der Klappe klein zu halten, weil es in diesem Falle möglich ist, diese entsprechend dünnwandig auszubilden, so daß, obgleich der Berührungspunkt zwischen Klappe und Pendeielement relativ nahe an deren Schwenkachse liegt, zur Verschwenkung der Klappe in Schließrichtung bereits geringe, das Pendelelement verschwenkende Querkräfte ausreichen. Des weiteren ist sichergestellt, daß bei einer Seitendrehung des Kraftstoffbehälters um mehr als 180° im Ausgleichsbehälter entstehender Gasdruck die Klappe in Öftnungsrichtung anzuheben vermag.

Durch schnelles Ansteigen des Druckes im Kraftstoffbehälter durch vergasenden Kraftstoff bei hohen Temperaturen kann der Fall eintreten, daß die Klappen nach Freigabe durch das sie betätigende Pendelelement in ihrer Schließstellung verbleiben. Dies würde zu einem unzulässig hohen Druckanstieg im Kraftstoffbehälter führen. Dies läßt sich vorteilhaft nach Anspruch 5 ausschließen. In diesem Falle öffnet das Pendelelement, sobald es sich von der Klappe wegbewegt, einen Belüftungskanal, so daß zwischen Kraftstoffbehälter und Ausgleichsbehälter Druckausgleich erfolgen kann, der bei Freigabe der Klappe in jeder Lage des Kraftstoffbehälters im Verlaufe einer Seitendrehung gewährleistet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 6. In diesem Falle bilden die einer Verbindungsöffnung zugeordneten Komponenten jeder Sperrvorrichtung zusammen mit einem die Verbindungsöffnung aufweisenden Körper eine Baueinheit, die als Ganzes auf ein Endstück des Ausgleichsbehälters aufsteckbar ist. Sämtliche Teile können dabei vorteilhaft aus Kunststoff hergestellt und so konzipiert sein, daß sich die bewegliche Anordnung von Klappe und Pendelelement durch geeignete Steckverbindungen erzielen läßt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Teil des oberen, im Längsschnitt wiedergegebenen Bereichs eines Kraftstoffbehälters, der mit einem Ausgleichsbehälter ausgestattet ist, der endseitig mit Sperrvorrichtungen zum selbsttätigen Verschließen seiner Verbindungsöffnungen ausgestattet ist,

F i g. 2 eine Seitenansicht der in F i g. 1 gezeigten Sperrvorrichtung des Ausgleichsbehälters, in größerem Maßstab als F ig. 1,

F i g. 3 eine Vorderansicht der Sperrvorrichtung gemäß F i g. 2.

Fig. 1 zeigt den obren Bereich eines in Einbaulage quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegenden Kraftstoffbehälters 10, in dessen Behälterinnenraum 12 nahe der oberen Behälterwand 14 in bekannter Weise ein langgestreckter Ausgleichsbehälter 16 befestigt ist, der mit seinen Endstücken 16' bis in die Nähe von diesen benachbarten, sich in Fahrtrichtung erstreckenden Behälter-Stirnwänden 18 heranreicht.

Der Innenraum 20 des Ausgleichsbehälters 16 ist, was nicht gezeigt ist, an einer Ausgleichsleitung angeschlossen, die entweder vom Ausgleichsbehälter nach oben, die obere Behälterwand durchdringend, weg- und anschließend um den Behälter herum nach unten geführt ist oder die durch den Behälterinnenraum 12 in Richtung Boden des Kraftstoffbehälters und durch diesen hindurchgeführt ist

Die Endstücke 16' des Ausgleichsbehälters bilden kreiszylindrische offene Stützen auf die jeweils eine als Ganzes mit 22 bezeichnete Sperrvorrichtung durch Aufstecken befestigt ist. Diese Sperrvorrichtungen sollen verhindern, daß bei Querbeschleunigungen des betreffenden Fahrzeuges Kraftstoff über die in den Endstücken 16' des Ausgleichsbehälters 16 vorhandene Verbindungsöffnungen 24 in größerer Menge eindringen bzw. ermöglichen, daß in den Ausgleichsbehälter 16 eingeflossener Kraftstoff aus diesem schnell wieder abfließen kann.

Beide Sperrvorrichtungen 22 sind konstruktiv gleich ausgebildet und am Ausgleichsbehälter 16 in symmetrischer Anordnung vorgesehen. Aus diesem Grunde wurde auf die Darstellung beider Sperrvorrichtungen 22 verzichtet.

Jede Sperrvorrichtung 22 ist mit einem einen zylindrischen Durchgang 26 aufweisenden Verschlußkörper 28 ausgestattet, der auf das zylindrische Endstück 16' des Ausgleichsbehälters 16 passend aufgesteckt ist. Der an seinem freien Stirnende ausmündende Durchgang 26 bildet somit einen Bestandteil der Verbindungsöffnung 24 des Ausgleichsbehälters 16. Wie aus F i g. 1 und 2 deutlich zu ersehen ist, ist die freie, eine Dichtfläche bildende Stirnfläche 30 in der Projektion senkrecht auf die Zeichenebene von oben schräg nach unten in Richtung Fahrzeuglängsmittelachse verlaufend vorgesehen. Dieser Stirnfläche 30 ist eine oberhalb des Durchgangs 26 um eine zu dessen Achse und zur Zeichenebene senkrechte Achse verschwenkbar gelagerte Klappe 32 als Schließglied zugeordnet, das mit oberen Schwenkzapfen 34 und 36 in jeweils einer Lagerausnehmung 38 von am Verschlußkörper 28 oben im Seitenabstand voneinander angeformten Lagerstegen 40 und 42 verschwenkbar gelagert. Die Lagerstege 40, 42 sind an ihrem Vorderende derart geschlitzt ausgebildet, daß sich die Schwenkzapfen 34 und 36 durch Aufspreizen der Lagerstege 40 und 42 in deren Lagerausnehmungen 38 einbringen lassen. Die schwenkbeweglich augehängte Klappe 32 verharrt unter Schwerkrafteinfluß im wesentlichen in vertikaler Ebene (siehe Fig.2). Sie hat vorzugsweise eine quadratische Form.

In ihrer Schließstellung deckt sie die Stirnfläche 30 des Verschlußkörpers 28 vollständig ab und sperrt somit unter bestimmten Querkrafteinflüssen die Verbindung der Innenräume 12 und 20 zueinander.

Die Klappe 32 wird dabei mit Hilfe eines als Ganzes mit 44 bezeichneten Pendelelementes bereits bei geringen Querbeschleunigungen in die Schließstellung geschwenkt. Hierzu ist dieses Pendeielement doppelarmig

ausgebildet und vorzugsweise mit zwei in seitlichem Abstand voneinander vorgesehenen unteren Pendelarmen 46 und 48 und oberen Pendelarmen 50 und 52 ausgestattet. Zwischen jedem oberen und unteren Pendelarm ist eine Lagerbuchse 54 bzw. 56 vorgesehen, mit deren Hilfe das Pendelelement 44 auf zwei am Verschlußkörper an dessen unterem Bereich koaxial zueinander vorgesehenen Lagerzapfen 58 und 60 um eine zur Klappenachse parallele Achse verschwenkbar gelagert ist. Dem Pendelelement ist ferner noch ein Anschlag 62 ι ο zugeordnet, um dessen Ausschlag bei dieses entgegen seiner Schließrichtung verschwenkenden Fliehkräften zu begrenzen.

Die beiden unteren Pendelarme 46 und 48 sind durch eine Haltespange 64 miteinander verbunden, in die ein in F i g. 2 strichpunktiert angedeutetes Masseteil 66 durch Einclipsen befestigbar ist

Die beiden oberen Pendelarme 50 und 52 sind im Bereich ihres freien Endes durch eine Quertraverse 66 fest miteinander verbunden, die in ihrem mittleren Bereich mit einer erhaben ausgebildeten Teilfläche 68 mit der Außenseite der Klappe 32 zusammenwirkt.

Wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich ist, sind die Klappen 32 im mittleren oberen Bereich mit einem diese durchdringenden Belüftungskanal 70 ausgestattet. Durch dissen wird verhindert, daß bei einem Druckanstieg im Kraftstoffbehälter durch vergasenden Kraftstoff die Klappen 32 in ihrer Schließstellung verharren und dadurch einen Druckausgleich im Kraftstoffbehälter verhindern können. Um nun zu vermeiden, daß bei Kurvenfahrt Kraftstoff durch den Belüftungskanal 70 der sich in Schließstellung befindenden Klappe 32 in das Ausgleichsgefäß eindringen kann, bildet die Teilfläche 68 der Quertraverse 66 zugleich eine Dichtfläche, durch die in der Schließstellung der Klappe 32 und bei sich an dieser abstützendem Pendelelement 44 der Belüftungskanal 70 geschlossen und bei Nachlassen einer positiv wirkenden, die Klappe in Schließstellung haltenden Fliehkraft durch die Dichtfläche 68 wieder freigegeben wird.

Die Haltespange 64 wirkt zugleich als Schwallklappe, so daß bei einem auf diese auftreffenden Kraftstoffschwall bei positiv wirkenden, d.h. gemäß Fig.2 nach rechts gerichteten Fliehkräften das Ausschwenken des Pendelelementes 44 in seine Schließstellung noch begünstigt wird.

Sowohl der Verschlußkörper 28 mit den an diesem angeformten Lagerelementen 40,42 sowie 54 und 56 als auch das Pendelelement 44 und die Klappe 32 sind durch aus Kunststoff bestehende Formkörper gebildet, wobei die Teile 32 und 44 lediglich durch Aufstecken am Verschlußkörper 28 schwenkbeweglich gehalten sind. Auf die Anordnung zusätzlicher Lager und Befestigungselemente am Verschlußkörper 28 konnte aufgrund dieser vorteilhaften Konstruktion verzichtet werden.

Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, ist der Abstand I2 des Berührungspunktes 72 zwischen Klappe 32 und Pendelelement 44 von einer die Schwenkachse 58, 60 des Pendelelementes 44 enthaltenden Horizontalebene a-a größer als dessen Abstand von einer die Schwenkachse 34, 36 der Klappe 32 enthaltenden Horizontalebene b-b. Durch dieses Hebel- bzw. Obersetzungsverhältnis zwischen Klappe und Pendelelement wird ein großer Öffnungsquerschnitt bei gleichzeitigem Ansprechen der Sperrvorrichtung 22 auch schon bei geringen Querbeschleunigungen erzielt Die Bogenlänge des Pendelelementes 44 mit dem Hebelarm I₂, bei kleinem Winkel entspricht der Bogenlänge der Klappe 32 mit dem Hebelarm 1| und einem größeren Winkel. Durch Abstimmung der beiden Hebelannlängen h und /2 lassen sich Öffnungsquerschnitte bei feinfühligem Ansprechen auf geringe Querkräfte einstellen. Dabei sind die Fliehkräfte von Klappe 32 und Pendelelement 44 zu berücksichtigen, die gegeneinander wirken und deshalb aufeinander entsprechend abzustimmen sind.

Wie Fig.2 zeigt, definieren die Stirnfläche 30 des Verschlußkörpers 28 und die Klappe 32 in deren Offenstellung einen sich nach unten verbreiternden Spalt 74 der ein schnelles Abfließen von in das Ausgleichsgefäß gelangtem Kraftstoff ermöglicht. Sollte sich innerhalb des Ausgleichsbehälters 16 eine Kraftstoffmenge gesammelt haben, die unter Fliehkrafteinfluß in diesem einen gegenüber dem im Kraftstoffbehälter vorhandenen Druck höheren Druck aufbaut, so kann dieser Druck die Klappe 32 entgegen einer am Pendelelement 44 positiv wirkenden, die Klappe 32 in ihrer Schließstellung haltenden Fliehkraft, bedingt durch das Hebelarmverhältnis 11 zu I2 und der verhältnismäßig großen Klappenfläche öffnen und aus dem Ausgleichsbehälter kann der Kraftstoff augenblicklich wieder ausfließen.

Der Verschlußkörper 28 könnte anstelle der schräg verlaufenden Dichtfläche 30 auch mit einer sich in der Normallage des Kraftstoffbehälters in einer vertikalen Ebene befindenden Stirnfläche ausgestattet sein. In diesem Falle müßte dann die Klappe 32 so ausgelegt sein, daß in vom Pendelelement 44 freigegebenem Zustand sich diese unter Schwerkrafteinfluß derart einstellen könnte, daß sich, analog der F i g. 2, ein sich nach unten verbreiternder Spalt zwischen Klappe und Stirnfläche ergibt.

Die Schwenkachse der Klappe könnte überdies auch im unteren Bereich des Durchganges 26 am Verschlußkörper 28 vorgesehen sein, wobei auch in diesem Falle entsprechende Hebelübersetzungen gegeben wären.

Der rohrartig gestaltete Ausgleichsbehälter 16 ist an seinen Endbereichen vorteilhaft leicht abfallend ausgebildet, um ein Ausfließen von eingedrungenem Kraftstoff und ein Aufstoßen der Klappen 32 in ihre Offenstellung zu erleichtern.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Ausgleichsbehälter an beiden Enden in den abfallenden Bereichen erweitert, um einen vergrößerten Stauraum für eindringenden Kraftstoff zu schaffen, um so ein Vollaufen des Ausgleichsbehälters bis zum Einlaß der Ausgleichsleitung zu verzögern.

Schließlich könnte das Pendelelement anstelle unterer und oberer Armpaare auch jeweils lediglich einen Arm aufweisen, wobei der untere Arm dann als Schwallklappe ausgebildet sein könnte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entlüften eines Kraftstoffbehälters, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem im oberen Bereich des Behälterinnenraumes angeordneten und über eine Ausgleichsleitung mit der Atmosphäre verbundenen Ausgleichsbehälter, der über zwei Verbindungsöffnungen mit dem Behälterinnenraum verbunden ist, die jeweils einer der in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Behälterstirnwände zugekehrt und durch massekraftabhängig verstellbare Sperrvorrichtungen verschließbar sind, die, vom Behälterinnenraum ausgehend, jeweils der Verbindungsöffnung vorgelagert und durch ein Schließglied sowie ein doppelarmiges, am Ausgleichsbehälter gelagertes Pendelelement gebildet sind, dessen oberhalb seiner Schwenkachse liegender Arm mit dem Schließglied zusammenwirkt und dessen anderer Arm ein Masseteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Schließglied (32) zusammenwirkende Arm (50, 52) des Pendelelementes (44) an der von der Verbindungsöffnung abgekehrten Seite des Schließgliedes (32) lose anliegt, daß der Abstand (I₂) des Beruhrungspunktes (72) zwischen Schließglied (32) und Pendelelement (44) von einer die Schwenkachse (58, 60) des Pendelelementes (44) enthaltenden Horizontalebene (a-a) größer ist als dessen Abstand von einer die Schwenkachse (34, 36) des Schließgliedes enthaltenden Horizontalebene (b-b) und daß das Schließglied eine selbsttätig aus der Schließstellung in die Offenstellung zurückschwenkende und sich in dieser Stellung haltende Klappe (32) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (32) unter Schwerkrafteinfluß aus der Schließstellung in die Offenstellung zurückschwenkbar angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (32) oberhalb der Verbindungsöffnung verschwenkbar gelagert ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verbindungsöffnung (24,26) umgrenzende Dichtfläche (30) des Ausgleichsbehälters (16) in der Projektion auf eine Ebene in Richtung Schwenkachse von Klappe (32) und Pendelelement (44) von oben schräg nach unten in Richtung Fahrzeuglängsmittelachse verläuft.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (32) von einem Belüftungskanal (70) durchdrungen ist, der in der Schließstellung der Klappe (32) von einem sich an dieser abstützenden Teil (Teilfläche 68) des Pendelelementes (44) abdichtend überdeckt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnung (24) im einen Stirnende eines auf ein Endstück (16') des Ausgleichsbehälters (16) durch Aufstecken befestigbaren Verschlußkörpers (28) vorgesehen ist, an dem sowohl die Klappe (32) als auch das Pendelelement(44) gelagert sind.