DE3531159C1 - Ventilvorrichtung zum Be- und Entlueften von Kraftstoffbehaeltern fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung zum Be­ und Entlüften von Kraftstoffbehältern für Kraftfahr­ zeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentan­ spruch 1.

Eine Ventilvorrichtung dieser Art ist bereits bekannt (DE-GM 81 21 112).

Bei dieser Konstruktion bildet der Masseteil des Sicher­ heitsventils eine im Gehäuseunterteil auf einer unmittel­ bar oberhalb des tankseitigen Anschlußkanales vorgesehenen, pfannenartigen Auflage aufliegende Kugel, und das dieser zugeordnete Ventilschließglied bildet einen im Gehäuse­ unterteil in Richtung auf einen Ventilsitz verschieb­ baren, die Kugel mit radialem Spiel in sich aufnehmenden Käfig.

Bei dieser Bauart ist nachteilig, daß das Sicherheits­ ventil ab einer bestimmten Abweichung des Kraftstoffbe­ hälters aus seiner Normallage die Be- und Entlüftungslei­ tung schlagartig verschließt. Aus der Anordnung des Sicher­ heitsventils unmittelbar hinter dem Anschlußkanal resultiert dabei der Nachteil, daß im Falle eines sich aufbauenden, bzw. bereits im Tank herrschenden Überdruckes dieser das Ventil­ schließglied, sobald es durch die Kugel an den Ventilsitz angelegt wird, gegebenenfalls mit ständig zunehmender Schließkraft, in seiner Schließstellung halten wird.

Dabei ist wesentlich, daß aufgrund der pfannenartigen, sich in der normalen Einbaulage dieser Ventilvorrichtung nach oben konisch erweiternden Kugelauflage die Kugel sich be­ reits dann in ihre Schließstellung bewegen kann, wenn ein Fahrzeug, beispielsweise zum Parken, an- bzw. auf einen Hang gefahren wird und danach in einer gewissen Schräg­ lage verharrt. Auch dann, wenn in einem solchen Falle das Fahrzeug nur kurzfristig in einer solchen Lage ver­ bleibt, wird vom Zeitpunkt des Schließens des Sicher­ heitsventiles ab bei im Tank herrschendem Überdruck das Ventilschließglied ständig in seiner Schließstellung ge­ halten werden. Es kann somit eine Entlüftung bei vor­ handenem oder entstehendem Tanküberdruck nicht mehr er­ folgen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Ventilvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 er­ läuterten Art so zu verbessern, daß deren Sicherheits­ ventil nur dann Sperrfunktion ausübt, wenn dies aus Sicher­ heitsgründen tatsächlich erforderlich ist, das aber den­ noch bei vorhandenem bzw. im Tank entstehendem Überdruck die Entlüftung des Tanks sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.

Aufgrund der geradlinig beweglichen Anordnung des Masseteils im Gehäuse wird erreicht, daß sich dieser erst dann in Schließrichtung des Ventilschließgliedes des Sicherheitsventiles verlagert, wenn sich das Gehäuse der Ventilvorrichtung über eine vorbestimmte Schräglage hinaus fortschreitend weiter verlagert. Da hierbei der Masseteil nur unter Schwerkrafteinfluß innerhalb des Ge­ häuses in Schließrichtung des Ventilschließgliedes ver­ schoben wird und bei korrekter Einbaulage des Gehäuses sich unterhalb des Ventilschließgliedes befindet, wird das Sicherheitsventil erst dann aktiv, wenn das Gehäuse der Ventilvorrichtung aus seiner Einbaulage über einen Winkel größer als 90° verlagert wird. Erst ab einer solchen Verlagerung ist tatsächlich ein dichter Ver­ schluß der Be- und Entlüftungsleitung erforderlich, wobei sich der maximal erreichbare Schließdruck des Sicherheitsventiles nach der Wahl der Größe und des Materials des Masseteils und des sich daraus ergebenden Gewichtes für denselben richtet.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist Gegen­ stand des Anspruches 2. Diese Konstruktion bietet den Vorteil, im Gehäuse der Ventilvorrichtung lediglich noch zwei Ventile unterbringen zu müssen und demgemäß besonders raumsparend bauen zu können, da in diesem Falle das Ventil­ schließglied des Überdruckventils zugleich dasjenige des Sicherheitsventiles bildet, beziehungsweise diese beiden Ventile miteinander kombiniert sind. Ein weiterer Vorteil bietet sich insofern, als das Überdruck- und Sicherheits­ ventil als kostengünstiges Plattenventil ausgebildet werden kann, da dessen beim Abblasen Geräusche ver­ ursachende Eigenfrequenz durch den Masseteil zu niedrigeren unkritischen Werten verlagert wird.

Dabei kann der Masseteil als ein vom Ventilschließglied getrennter Teil vorgesehen sein. Vorteilhaft ist jedoch eine Konstruktion nach Anspruch 3.

Aus dieser kombinierten Ausführungsform von Masseteil und Ventilschließglied resultiert funktionsmäßig der wesent­ liche Vorteil, daß sich die in der Einbaulage der Ventil­ vorrichtung wirksame Ventilschließkraft bei einer Ver­ lagerung der Ventilvorrichtung aus ihrer Einbaulage von Anfang an sukzessive erhöht, indem die in der korrekten Einbaulage gegen die Schließkraft der Druckfeder wirkende Gewichtskraft des Masseteils während der Gehäuseverlage­ rung sich zunächst bis auf Null (Drehwinkel 90°) ver­ mindert und danach bei größer werdendem Drehwinkel in Richtung auf das Ventilschließglied und damit federver­ stärkend wirkt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen­ stand der Ansprüche 4 und 5.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt der Ventilvorrichtung

Fig. 2 eine im Längsschnitt dargestellte mögliche Variante in der Ausbildung des Be- und Ent­ lüftungskanals der Ventilvorrichtung.

Die in der Zeichnung gezeigte Ventilvorrichtung besitzt ein Gehäuse 10, das sich aus einem dosenförmigen Gehäuse­ unterteil 12 und einem Gehäuseoberteil 14 zusammensetzt. Letzterer bildet gewissermaßen einen Verschlußdeckel, an dessen zentralem Teil ein einen Anschlußkanal 16 auf­ nehmender Anschlußstutzen 18 angeformt ist, an welchem eine Be- und Entlüftungsleitung eines Kraftstoffbe­ hälters eines Kraftfahrzeuges anschließbar ist.

Am Gehäuseunterteil 12 ist im Bereich seines Gehäuse­ bodens 20 ein sich in seitlicher Richtung wegerstreckender, einen Be- und Entlüftungskanal 22 aufnehmender, weiterer Anschlußstutzen 24 angeformt, an welchem in bekannter Weise ein Aktivkohlefilter zur Bindung gasförmiger Kohlenwasserstoffe anschließbar ist.

Zwischen beiden Kanälen 16 und 22 sind innerhalb des Ge­ häuses 10 Ventile vorgesehen, deren Ventil- bzw. Dicht­ sitze an einem gemeinsamen Träger vorgesehen sind, der durch einen im oberen Bereich des Gehäuseunterteils 12 vorgesehenen Gehäusezwischenteil 26 gebildet ist. Dieser Gehäusezwischenteil 26 weist einen zentralen, sich bei­ spielsweise nach unten verjüngenden Durchgang 28 auf, dem ein plattenförmiges Ventilschließglied 30 eines Unterdruckventiles zugeordnet ist, welches diesen nach oben verschließt und auf einer oberen Ventil­ sitzfläche 32 durch Schwerkraftwirkung aufruht. Das Gehäuseoberteil 14 übergreift in geringem Abstand teilweise das Ventilschließglied 30.

Der zentrale Durchgang 28 des Gehäusezwischenteils 26 steht, was im einzelnen noch zu erläutern ist, mit dem Be- und Entlüftungskanal 22 in Verbindung, so daß bei im Kraftstoffbehälter entstehendem Unterdruck das Ventil­ schließglied 30 von der Ventilsitzfläche 32 abgehoben und über den Be- und Entlüftungskanal 22 Luft angesaugt werden kann. Die Offenstellung des Ventilschließgliedes 30 wird durch den dasselbe teilweise übergreifenden Gehäuseober­ teil 14 bestimmt, an welchem sich das Ventilschließglied 30 anlegt. Ventilschließglied 30 und Ventilsitzfläche 32 nebst Durchgang 28 bilden demgemäß das Unterdruckventil.

Der Gehäusezwischenteil 26 weist an seiner der Ventil­ sitzfläche 32 gegenüberliegenden Seite eine weitere Dichtfläche 34 auf, der ein Ventilschließglied 36, vor­ zugsweise in Form einer an sich bekannten Rollmembran, zugeordnet ist, deren ringförmig verlaufende Membran­ wulst mit der Dichtfläche 34 zusammenwirkt und auf einem stirnseitigen Ringkragen 38 eines im Gehäuse­ unterteil 12 geradlinig verschiebbar geführten Masse­ teils 40 aufruht.

Im oberen Bereich des Masseteils 40 ist ein Umfangsbund 42 angeformt, mit welchem dieser auf einer den Masseteil 40 zum überwiegenden Teil in sich aufnehmenden und mit ihrem unteren Ende auf einer Innenringschulter 44 des Gehäuseunterteils 12 aufsitzenden Druckfeder 46 abge­ stützt ist. Diese versucht, das Ventilschließglied 36 über den Masseteil 40 ständig in Schließlage zu halten.

Dichtfläche 34, Ventilschließglied 36 und Masseteil 40 bilden sowohl ein Überdruckventil als auch ein mit diesem kombiniertes Sicherheitsventil, dessen Wir­ kungsweise noch erläutert wird.

Wie Fig. 1 zeigt, mündet aus dem zentralen Teil der den Ringkragen 38 aufweisenden Stirnseite des Masse­ teils 40 ein Verbindungskanal 48 aus, in dessen Aus­ trittsöffnung die Rollmembran 36 mit ihrem inneren Randteil in geeigneter Weise festgeklemmt ist, während sie mit ihrem äußeren Randteil zwischen dem Gehäuse­ zwischenteil 26 und dem Gehäuseunterteil 12 fest­ geklemmt ist.

Das sich im Masseteil 40 fortsetzende Teilstück 48 a des Verbindungskanals 48 mündet am Umfang eines zylindrischen Teilstückes des Masseteils 40 aus, das sich innerhalb der Druckfeder 46 befindet und ist mit dem Be- und Ent­ lüftungskanal 22 ständig verbunden.

Wie Fig. 2 zeigt, kann der Verbindungskanal 48, sofern die Ventilvorrichtung in offener Ausführung, das meint ohne nachgeschalteten Aktivkohlefilter, zum Einsatz kommen soll, auch aus einer Bodenöffnung 52 des Gehäuse­ bodens 20 ausmünden.

Um in diesem Falle zu vermeiden, daß von unten Spritz­ wasser in das Gehäuse 10 eindringen kann, ist auf das untere Ende des Gehäuseunterteils 12 vorzugsweise eine einen schräg abfallenden Boden 54 aufweisende Abdeck­ haube 56 aufgebracht, in deren Boden 54 im radialen Ab­ stand zur Bodenöffnung 52 an dessen tiefster Stelle eine Öffnung 58 vorgesehen ist. Diese Konstruktion bewirkt einen labyrinthartigen Strömungsverlauf, wobei in die Abdeckhaube 56 eindringendes Spritzwasser aus dieser sofort wieder ablaufen und nicht bis zur Bodenöffnung 52 gelangen kann.

Ein im Kraftstoffbehälter entstehender Überdruck vermag über das Gehäusezwischenteil 26 in axialer Richtung durchsetzende Kanäle 50 auf das Ventilschließglied 36 zu wirken und dieses gegen die Wirkung der Druckfeder 46 in dessen Offenstellung zu verschieben.

Bei korrekter vertikaler Einbaulage der Ventilvorrichtung entspricht dabei die auf das Ventilschließglied 36 des Überdruck- und Sicherheitsventiles wirkende Schließkraft der Anpreßkraft der Druckfeder 46, abzüglich der dieser entgegenwirkenden Gewichtskraft des Masseteiles 40.

Wird die Ventilvorrichtung aus ihrer gezeigten vertikalen Einbaulage, beispielsweise bei einem Unfallgeschehen, schräg verlagert, so nimmt zunächst die der Federkraft entgegen­ gerichtete Gewichtskraft des Masseteiles 40 kontinuier­ lich bis zu einem Drehwinkel von 90° des Gehäuses 10 auf den Wert Null ab, was bedeutet, daß sich zugleich die Schließkraft der Druckfeder 46 um diesen Wert kontinuier­ lich erhöht.

Mit fortschreitend zunehmendem Drehwinkel von 90° bis 180° wirkt hingegen die Gewichtskraft des Masseteiles 40 gleichfalls zunehmend federunterstützend bzw. in Richtung der durch die Druckfeder 46 erzeugten, auf das Ventilschließglied 36 des Überdruck- und Sicher­ heitsventiles wirkenden Anpreßkraft, so daß schließ­ lich eine maximale Schließkraft wirksam ist, die einen Kraftstoffausfluß zumindest über einen vorbestimmten Zeitraum verhindert.

Bei der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung wird somit durch das vorzugsweise mit dem Überdruckventil kombi­ nierte Sicherheitsventil im Gefahrenfalle eine zusätz­ lich zur Schließkraft der Druckfeder 46 auf das Ventil­ schließglied 36 wirkende Anpreßkraft erzeugt, die ab einer bestimmten und fortschreitenden Gehäuseverlage­ rung sich bis zu einem Maximalwert kontinuerlich verstärkt.

Die Intensität der den Sicherheitsverschluß bewirkenden Anpreßkraft kann durch entsprechende Wahl des Materials und der Größe des Masseteils 40 variiert werden.

Zur Verminderung der Reibung des Masseteils 40 innerhalb seiner geradlinigen Führung im Gehäuseunterteil 12 weist dieser mit letzterem vorteilhaft lediglich Linienberüh­ rung auf, wozu beispielsweise am Innenumfang des Gehäuse­ unterteils 12 sich entlang von Mantellinien erstreckende Gleitstege 60 vorgesehen sind, mit welchen der Umfangs­ bund 42 des Masseteils 40 in gleitender Berührung ist.

Als Masseteil kann auch eine Kugel, insbesondere Stahl­ kugel, vorgesehen sein, die in einem zylindrischen Füh­ rungskanal des Gehäuses gelagert ist.

Claims (5)

1. Ventilvorrichtung zum Be- und Entlüften von Kraftstoff­ behältern für Kraftfahrzeuge, mit einem einen Anschlußkanal und einen Be- und Entlüftungskanal aufweisenden Gehäuse, in welchem ein bei Behälterunterdruck öffnendes Unterdruckven­ til, ein bei Behälterüberdruck öffnendes Überdruckventil so­ wie ein sich in der Gehäuseeinbaulage unterhalb des Überdruck­ ventils befindendes Sicherheitsventil vorgesehen sind, das einen verlagerbaren Masseteil aufweist, durch den ab einer bestimmten Gehäuseschräglage unter Schwerkrafteinfluß ein Ventilschließglied in seine Schließlage bewegbar ist, wobei dessen auf das Ventilschließglied wirkende Gewichtskraft im Verlaufe einer fortschreitenden Gehäuseverlagerung zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schließen des Sicherheitsventils dessen Masseteil (40) im Gehäuse (10) geradlinig in Richtung seines Ventilschließ­ gliedes (36) und in Richtung auf den Anschlußkanal (16) be­ weglich angeordnet ist.

2. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil ein durch eine Druckfeder (46) in der Schließstellung gehaltenes Ventilschließglied (36) auf­ weist, das zugleich dasjenige des Sicherheitsventils ist.

3. Ventilvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Masseteil (40) ein Teilstück des Ventilschließ­ gliedes (36) des Überdruckventils bildet und an der Druckfeder (46) abgestützt ist.

4. Ventilvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied des Überdruck- und Sicherheits­ ventils eine durch die Druckfeder (46) gegen einen gehäuse­ festen Dichtsitz (34) anpreßbare Rollmembran (36) mit einer ringförmig verlaufenden, am Dichtsitz anliegenden Membranwulst aufweist, daß die Membranwulst auf einem stirnseitigen Ringkragen (38) des verschiebbaren Masse­ teils (40) aufruht und mit ihrem inneren Randteil am Innenumfang des Ringkragens (38) und mit ihrem äußeren Randteil am Gehäuse (10) festgelegt ist und daß der Masseteil (40) membranseitig einen zentralen, mit dem Be- und Entlüftungskanal (22) verbundenen Verbindungs­ kanal (48) aufweist.

5. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (46) den Masseteil (40) zumindest teilweise in sich aufnimmt.