DE3738086A1 - Sicherheitsventil fuer den kraftstoffbehaelter eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für den Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs, das einen Austritt zum Äußeren des Behälters liefert, wenn der Druck im Inneren desselben einen vorbestimmten Wert überschreitet, und einen Lufteintritt in den Behälter ermöglicht, wenn der Druck in seinem Inneren einen bestimmten Wert unterschreitet, und außerdem den Austritt von Treibstoff verhindert, wenn die Neigung des Fahrzeugs einen bestimmten Wert überschreitet, beispielsweise auf welligen Strecken und bei Kurven oder auch im Falle des Umkippens des Fahrzeugs.

Derartige Ventile, die diese Funktionen erfüllen, sind jedoch recht kompliziert, werden oft in getrennten Einheiten realisiert und das Sicher­ heitsventil, das beim Kippen wirksam werden soll, ist oft mit einer Schwim­ merfunktion verbunden, die in verschiedenen Betriebsstellungen die Funktion des Ventils selbst kritisch werden läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sicherheitsventil zu schaffen, das we­ nigstens die drei beschriebenen Funktionen erfüllt, und zwar mit einer ziem­ lich einfachen und ökonomischen Konstruktion und mit einem erhöhten Effizienz­ grad in beliebiger Betriebsstellung.

Diese Aufgabe wird entsprechend Anspruch 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgen­ den Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Sicher­ heitsventils.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1.

Das dargestellte Sicherheitsventil umfaßt ein Gehäuse 1, das zweckmäßi­ gerweise aus gegossenem Plastikmaterial besteht und einstückig ein Unterteil 2 von zylindrischer Form und Innenausnehmung sowie ein geeignet geformtes Ober­ teil 3 besitzt, in dessen Innerem eine Kammer 4 ausgebildet ist, die mit dem Außenraum über eine Leitung 5, die aus einem radialen, einstückig mit dem Oberteil 3 ausgebildeten Rohr 6 besteht, verbunden ist. Zwischen den Teilen 2 und 3 befindet sich ein Abschnitt 7 von gegenüber dem Unterteil 2 vermindertem Durchmesser zum Eingriff mit einer Oberwand 8 eines Kraftstoffbehälters 9 (nur teilweise und gestrichelt dargestellt), in dessen Innerem sich das Unterteil 2 befindet. Die Oberwand 8 besitzt eine Öffnung 10 mit einem Durchmesser im we­ sentlichen gleich demjenigen des Unterteils 2, so daß dieses durch die Öffnung 10 eingesetzt werden kann, bis eine Unterseite 12 des Oberteils 3 auf der Ober­ seite der Oberwand 8 aufliegt. Das Unterteil 2 besitzt in seinem oberen Be­ reich ein Paar von Bajonettvorsprüngen 13 mit Nockenflächen, die beim Ein­ setzen des Gehäuses 1 durch entsprechende Ausnehmungen der Öffnung 10 geführt werden und dann, wenn das Gehäuse 1 gedreht wird, mit der Innenfläche der Oberwand 8 in Eingriff gelangen, um das Gehäuse 1 am Behälter 9 zu befestigen. Das Unterteil 2 besitzt im Inneren eine Kammer 15, die von der oberen Kammer 4 durch eine Wand 16 getrennt ist, die einstückig mit dem Unterteil 2 ausgebil­ det und senkrecht zur Achse des Gehäuses 1 im oberen Bereich des Unterteils 2 angeordnet ist. Das Unterteil 2 besitzt im oberen Bereich der Kammer 15 eine tarierte Durchtrittsöffnung 17.

Der Boden der Kammer 15 ist durch eine Scheibe 19 verschlossen, die zentral eine tarierte Öffnung 18 aufweist. Die Scheibe 19 ist mit ihrem Rand in einem ringförmigen inneren Bereich oder Ausnehmung am unteren Rand 20 des Unterteils 2 befestigt und bildet in Axialrichtung einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 21, der mit seiner Spitze über den Boden des Unterteils 2 herausragt sowie eine Kugel 22 relativ großer Masse abstützt. Die Kugel 22 stützt sich oberseitig in einer kegelstumpfförmigen Ausnehmung 23 im Boden eines zylin­ drischen Körpers 24 ab, der axial in der Kammer 15 verschiebbar gelagert und oberseitig mit einem konischen Abschnitt 26 versehen ist. Im Inneren der Kam­ mer 15 besitzt das Unterteil 2 drei um 120° gegeneinander versetzte vertikale Rippen 27, die eine Führung für die Vertikalbewegung des zylindrischen Körpers 24 bilden. Die Wand 16 besitzt einen mittleren Abschnitt 29, der gestuft zum Boden der oberen Kammer 4 gewandt ist, wobei in dem Abschnitt 29 axial eine Öffnung 30 ausgebildet ist, die durch die Spitze des konischen Abschnitts 26 verschließbar ist. Der Abschnitt 29 besitzt an der Seite der Kammer 15 koaxial zur Öffnung 30 aufeinanderfolgend zwei kegelstumpfförmige Ausnehmungen 31 und 32 mit zunehmendem Querschnitt.

In einem seitlichen Bereich der Wand 16 ist eine Durchtrittsöffnung 33 vorgesehen, wobei hiermit ausgerichtet an der Unterseite der Wand 16 ein Tel­ ler 34 mit einer Axialbohrung 35 befestigt ist, die durch einen halbkugel­ förmigen Kopf 36 eines Verschlußorgans 37 verschlossen ist, wodurch ein Über­ druckventil gebildet wird. Das Verschlußorgan 37 wird durch eine Schraubenfe­ der 38 in Schließstellung vorgespannt, die sich an dem Kopf 36 mit einem Ende abstützt, während sich das andere Ende an einer Wand 39 abstützt, die zwischen der Innenseite der Kammer 4 und der Außenfläche einer vertikalen, ringförmi­ gen, zylindrischen Wand 40 realisiert ist, die an der Oberseite der Wand 16 beginnt und sich ins Innere der Kammer 4 erstreckt. Die Wand 39 zum Abstützen der Feder 38 ist axial mit der Durchtrittsöffnung 33 in der Wand 16 ausge­ richtet. Die ringförmige Wand 40 ist in einem mittleren Abschnitt durch eine Öffnung 42 ausgerichtet mit der Wand 39 unterbrochen und an der Innenseite der Kammer 4 mit zwei gegenüberliegenden gekrümmten Abschnitten 43 (Fig. 2) ver­ bunden. Letztere definieren eine Kammer 44, in der das Verschlußorgan 37 an­ geordnet ist und die mit der Kammer 4 über die Öffnung 42 in Verbindung steht.

Der obere Rand der ringförmigen Wand 40 ist durchgehend und besitzt eine spitze Kante 45, an der sich als Verschlußorgan der Boden eines Ventiltellers 46, zweckmäßigerweise aus Gummi, abstützt, der eine axiale Bohrung 47 und ei­ nen mittleren Bereich 48 aufweist, der in einen zentrale Bohrung 49 eines Füh­ rungselementes 50 eingesetzt ist. Das Führungselement 50 besitzt eine ring­ förmige Bodenwand 51 mit einem Durchmesser im wesentlichen gleich demjenigen der Kammer 4, wobei die Bodenwand 51 den Ventilteller 46 mit ihrer Unterseite abstützt. Ihre Oberseite stützt eine Schraubenfeder 52 ab, die mit ihrem an­ deren Ende an einem Deckel 53 abgestützt ist, der in dem Oberteil 3 durch Eingriff mit einer Ringnut 53 in letzterem unter Zwischenschaltung einer Ringdichtung 55 befestigt ist und das Oberteil 3 verschließt. Der Deckel 53 besitzt einen zentralen, in die Kammer 4 gerichteten, zylindrischen, ringför­ migen Ansatz 56, der als Führung für einen ringförmigen koaxialen und nach oben gerichteten Abschnitt 57 des Führungselements 50 dient.

Am Boden des Ventiltellers 46 stützt sich ferner eine ringförmige spitze Kante 58 eines Verschlußtellers 59 ab, der zum Verschließen der zentralen Bohrung 47 dient und gegen den Ventilteller 46 durch eine Schraubenfeder 60 vorgespannt ist, die sich mit dem anderen Ende an der Oberseite der Wand 16 abstützt.

Das Oberteil 3 besitzt zudem einen äußeren Ringabschnitt 61, auf den ein oberer Rand eines Rings 62 gedreht ist, das sich mit seinem ringförmigen Un­ terteil 63 auf der Wand 8 des Behälters 9 abstützt und gegen das Oberteil 3 eine Ringdichtung 64 zusammendrückt.

Im Normalzustand ist die Verbindung zwischen dem Inneren des Behälters 9 und der äußeren Umgebung durch den Ventilteller 46 verschlossen, der sich an der Kante 45 der Wand 40 abstützt. Wenn der Innendruck des Behälters einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet, wirkt der Druck über der Öffnung 30 auf den Ventilteller 46 und hebt diesen gegen die Wirkung der Feder 52 an, wodurch ein Durchgang nach außen über die Kammer 4 und die Leitung 5 entsteht.

Dieser Durchgang wird unterbrochen, sobald der Wert des Drucks im Behälter 9 auf denjenigen des ersten vorbestimmten Wertes zurückfällt. Wenn der Druck im Inneren des Behälters 9 unter denjenigen eines zweiten vorbestimmten Wertes fällt, bewirkt die elastische Kraft der Feder 60 zur Vermeidung von Unter­ druck, daß der Verschlußteller 59 mit seiner ringförmigen Kante 58 vom Ven­ tilteller 46 abrückt und eine Verbindung vom Außenraum zum Inneren des Behäl­ ters 9 über die Leitung 5, die Kammer 4, die zentrale Bohrung 47 des Ventil­ tellers 46 und die Öffnung 30 entsteht. Auch diese Verbindung wird unterbro­ chen, sobald der Druck im Behälter 9 in den vorgesehenen Betriebsbereich zu­ rückkehrt.

Wenn die Neigung des Fahrzeugs einen vorbestimmten Grenzwert über­ schreitet, beispielsweise 35°, ergibt sich eine Verschiebung der Kugel 22 zur Achse des Gehäuses 1. Durch die kombinierte Wirkung der kegelstumpfförmigen Abschnitte 21 und 23 wird damit eine Verschiebung des zylindrischen Körpers 24 zur Wand 16 bewirkt, wodurch die Öffnung 30 über die Spitze des konischen Ab­ schnitts 26 verschlossen wird. Auf diese Weise wird irgendeine Verbindung zwischen den Kammern 15 und 4 unterbrochen. Hierdurch wird ein Austritt von Treibstoff aus der Leitung 5 unabhängig von der Lage des Ventiltellers 46 und/oder des Verschlußtellers 59 verhindert.

Das Verschlußorgan 37 bildet zudem ein Sicherheitsventil gegen Überdruck und stellt insbesondere eine Sicherheit für den Fall dar, daß aufgrund einer Beschädigung die Öffnung 30 permanent durch den konischen Abschnitt 26 ver­ schlossen bleibt. Unter der Wirkung eines Überdrucks im Inneren des Behälters 9, der auf einen Wert von beispielsweise dem 1,5- bis zweifachen des Druck­ wertes zum Öffnen des Ventiltellers 46 gesetzt werden kann, gelangt der Kopf 36 in Abstand zur Bohrung 35, wodurch sich eine Verbindung zwischen der Kammer 15 und der Kammer 44 und daher über die Öffnung 42 mit der Kammer 4 ergibt, wodurch der Druck im Inneren des Behälters 9 auf den Ventilteller 46 einwirken kann, der von der Dichtkante 45 abgehoben wird, so daß der Überdruck über die Leitung 5 nach außen abgebaut werden kann.

Es sind daher in einem einzigen Gehäuse 1 in recht einfacher Weise das Überdruckventil mit dem Ventilteller 46, das Unterdruckventil mit dem Ver­ schlußteller 59 und das Ventil untergebracht, das den Austritt von Kraftstoff bei Überschreiten eines vorbestimmten Neigungswinkels des Fahrzeugs vermeidet und mittels des Körpers 24 verwirklicht ist, dessen Bewegung nur vom Nei­ gungswert des Fahrzeugs selbst und nicht von Schwankungen des Kraftstoffs ab­ hängig ist. Zudem führt die Anlage der Kugel 22 an dem Paar von kegelstumpf­ förmigen Flächen 21 und 23 zu einer verbesserten Genauigkeit der Steuerung insofern, als kleine Verschiebungen der Kugel 33 zur Axialposition im Gehäuse 1 eine große Komponenten der axialen Verschiebung des Körpers 24 bewirken. Das durch das Verschlußorgan 37 gebildete Sicherheitsventil garantiert zudem die volle Funktionsfähigkeit des Überdruckhauptventils mit dem Ventilteller 46 unabhängig von einer Beschädigung oder Blockierung der Öffnung 30.

Claims (10)

1. Sicherheitsventil für den Kraftstoffbehälter (9) eines Kraftfahr­ zeugs, gekennzeichnet durch eine erste Ventileinrichtung (45, 46) zum Ermög­ lichen einer Verbindung vom Inneren zum Äußeren des Behälters (9), wenn der Druck im Inneren einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet, eine zweite Ventileinrichtung (58, 46) zum Ermöglichen einer Verbindung von außen zum In­ neren des Behälters (9), wenn der Druck im Inneren unter einen zweiten vorbe­ stimmten Wert fällt, und eine dritte Ventileinrichtung (26, 30) zum Blockieren des Arbeitens der ersten und zweiten Ventileinrichtung (45, 46; 58, 46), wenn die Neigung des Fahrzeugs einen vorbestimmten Wert übersteigt.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Ventileinrichtung (35, 36) zum Ermöglichen der Betätigung der ersten Ventileinrichtung (45, 46) unabhängig von der dritten Ventileinrichtung (26, 30), wenn der Druck im Inneren des Behälters (9) einen dritten vorbestimmten Wert überschreitet, vorgesehen ist.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wert über dem ersten vorbestimmten Wert liegt.

4. Sicherheitsventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Ventileinrichtung (45, 46; 58, 46) parallel angeordnet sind und daß die dritte und vierte Ventileinrichtung (26, 30; 35, 36) parallel und stromaufwärts gegen den Behälter (9) bezüglich der ersten und zweiten Ventileinrichtung (45, 46; 58, 46) angeordnet sind.

5. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vierte Ventileinrichtung (35, 36) in einer Öffnung (33) in einer Wandung (16) angeordnet ist, in der die dritte Ventileinrichtung (26, 30) angeordnet ist.

6. Sicherheitsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Ventileinrichtung (35, 36) einen Schaft (37) mit einem Ventilkopf (36) umfaßt, der elastisch gegen die Öffnung (33) vorgespannt ist.

7. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dritte Ventileinrichtung (26, 30) eine Öffnung (30) auf­ weist, die durch einen Abschnitt (26) eines Körpers (24) verschließbar ist, dessen Verschiebung gegen die Öffnung (30) durch die Bewegung einer Kugel (22) hervorgerufen durch die Neigung des Fahrzeugs, bestimmt wird.

8. Sicherheitsventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (24) auf der dem Verschlußabschnitt (26) gegenüberliegenden Seite eine konische Fläche (23) in Eingriff mit der Kugel (22) aufweist, die durch eine weitere konische Fläche (21) abgestützt ist.

9. Sicherheitsventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Fläche (21) an einem Gehäuse (1) für die Ventileinrichtungen (45, 46; 58, 46; 26, 30; 35, 36) vorgesehen ist.

10. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Ventileinrichtung (45, 46) einen ersten Ventilteller (46) aufweist, der durch eine Feder (52) gegen das Profil (45) einer Öffnung vorgespannt ist, und daß die zweite Ventileinrichtung (58, 46) ein zweites Ventilelement (59) umfaßt, das mittels einer Feder (60) gegen einen eine Öff­ nung (47) des Ventiltellers (46) umgebenden Flächenbereich des Ventiltellers (46) vorgespannt ist.