DE602005000092T2

DE602005000092T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Abdichtung eines deckellosen Tankeinfüllstutzens

Info

Publication number: DE602005000092T2
Application number: DE602005000092T
Authority: DE
Inventors: Robert P. Dexter Benjey
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2025-03-15
Also published as: DE602005000092D1; EP1577144B1; JP4736023B2; US6880594B1; EP1577144A1; JP2005263211A; KR20060043759A

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Abdichtung des einen Zapfhahn aufnehmenden Endes eines Kraftstofftankeinfüllstutzens in Kraftfahrzeuganwendungen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Abdichtung derartiger Kraftstofftankeinfüllstutzen, die in der Körperstruktur des Kraftfahrzeugs und gewöhnlich hinter einer vom Benutzer bewegbaren Zugangstür oder Abdeckung vertieft eingebaut sind.
Bis jetzt ist es eine weit verbreitete Praxis bei der Konstruktion von Kraftstofftankeinfüllstutzeneinrichtungen eines Kraftfahrzeugs gewesen, eine vom Benutzer bewegbare Abdeckung oder Tür vorzusehen, um Zugang zu dem einen Kraftstoffzapfhahn aufnehmenden Ende des Kraftstofftankeinfüllstutzens zu schaffen, und einen entfernbaren Deckel oder Verschluss an dem Ende des Einfüllstutzens vorzusehen. Derartige entfernbare Deckel sind gewöhnlich mit einem Einwegventil versehen, um zu ermöglichen, dass Umgebungsluft in den Tank eingesaugt wird, wenn Kraftstoff entnommen wird, um eine Zusammendrückung des Kraftstofftanks aufgrund des auf ihn einwirkenden Atmosphärendrucks zu verhindern.
Der Einfüllstutzendeckel führt nicht nur zu verhältnismäßig hohen Herstellungskosten, sondern erfordert auch einen Aufbau zur Verbindung mit dem Ende des Einfüllstutzens, um Zugang zum manuellen Entfernen des Deckels zu schaffen; und dies gibt die Größe der Zugangstür vor.
US-Patentschrift Nr. 6 415 827 B1 offenbart eine Einfüllstutzenverschließvorrichtung, die einen Einfüllstutzen, ein Gehäuse und einen Sichtdeckel enthält. Eine steife Schließtür ist mit dem Gehäuse verbunden und hindert Kraftstoffdampf an einer Durchströmung durch einen Zapfhahnaufnahmedurchgang, der in dem Gehäuse vorgesehen ist. Die Schließtür ist durch eine Feder in ihre geschlossene Stellung vorgespannt und enthält eine kreisförmige Platte, die eine am Umfang angeordnete Dichtungsfläche aufweist, die mit einer ringförmigen Dichtung in Eingriff steht, die mit einer Bodenwand des Gehäuses gekoppelt ist. Eine weitere Ausführungsform eines Tankverschlusses mit einer selbstschließenden Verschlusseinrichtung, die an dem Mündungsrand eines Einfüllstutzenteils angeordnet ist, ist in der US-Patentschrift Nr. 5 538 055 beschrieben. Das Stutzenteil weist eine Einfüllöffnung auf, die durch eine Verschlussklappe abgeschlossen ist. Die Verschlussklappe besteht aus einem Tragarm, der auf einer Welle drehbar gelagert und durch eine Feder in der Richtung der Einfüllöffnung vorgespannt ist. An dem Tragarm ist ein Verschlusskörper befestigt; der Verschlusskörper weist eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut auf, in der eine Dichtung angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, mit einem ringsum verlaufenden Dichtungsrand des Einfüllstutzenteils zusammenzuwirken. Schließlich beschreibt die Druckschrift FR-2 774 041 A eine Einfüllvorrichtung für einen Kraftfahrzeugtank, die einen Kraftstofftankeinfüllstutzenkopf mit einer Öffnung aufweist, die die Einführung eines Kraftstoffzapfhahns ermöglicht und dazu eingerichtet ist, durch eine Verschlussklappe geschlossen zu werden, die an dem Einfüllstutzenkopf schwenkbar gelagert ist. Die Klappe weist die Form eines zylindrischen Körpers mit einem sich in Radialrichtung erstreckenden Flanschabschnitt auf, an dem eine ringförmige Dichtung angeordnet ist, um mit einer Stirnfläche des Einfüllstutzenkopfs, die seine Öffnung umgibt, zusammenzuwirken.
Demgemäß ist es seit langem erwünscht, einen geeigneten Weg oder geeignete Mittel zur Abdichtung des Zapfhahnaufnahmeendes eines Kraftstofftankeinfüllstutzens, der ein Einwegluftventil enthält, ohne die Notwendigkeit eines gesonderten Verschlussdeckels zu schaffen und dadurch die Kosten und Raumanforderungen an dem Fahrzeug für die Kraftstoffeinfüllzugangstür auf ein Minimum zu reduzieren. Die Erfindung ist durch die unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 13 definiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht eine einzigartige strukturelle Anordnung und ein Verfahren zur Abdichtung des vergrößerten Zapfhahnaufnahmeendes eines Kraftstofftankeinfüllstutzens vor und verwendet eine verhältnismäßig steife Klapptür, die geschwenkt wird, um sich gegen eine Trennwand zu bewegen, die eine Öffnung aufweist, die bemessen ist, um zu dem Kraftstoffzapfhahn zu passen, gemäß den Patentansprüchen 1 und 13. In einer Ausführungsform wird eine Dämpfungswirkung durch eine Teleskopdämpfungseinrichtung der Bauart mit Rohr und Kolben erzielt, während in einer anderen Ausführungsform ein Balg, der Luft durch eine Drossel einzieht, verwendet wird. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der um die Zapfhahnöffnung in der Trennwand herum ausgebildete Rand eine sich verjüngende oder gekrümmte Gestalt auf. An der Klapptür ist eine ringförmige Halterung vorgesehen, um die Dehnung der flexiblen Dichtung zu begrenzen und um als ein Begrenzungsanschlag für eine Schließbewegung zu dienen. Eine modifizierte Ausführungsform weist die flexible Dichtung, die in einer Nut in der Trennwand aufgenommen ist, und die an der Falltür ausgebildeten sich verjüngenden oder gekrümmten Merkmale auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Querschnittsansicht des Zapfhahnaufnahmeendes eines Kraftstofftankeinfüllstutzens mit der darin eingebauten Anordnung gemäß der Erfindung;
2 zeigt eine Perspektivansicht der Vorrichtung nach 1, wobei Teile aufgebrochen dargestellt sind, um die Dämpfungsanordnung zu veranschaulichen;
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils aus 1;
4 zeigt einen der 1 ähnlichen Querschnitt einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung;
5 zeigt eine Schnittansicht, geschnitten entlang der Schnittlinien 5-5 nach 4;
6 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils aus 5 und
7 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils aus 4.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bezugnehmend auf 1, 2 und 3 ist die erste Ausführungsform der Erfindung allgemein bei 10 veranschaulicht und enthält einen Kraftstofftankeinfüllstutzen, der einen erweiterten oberen Endabschnitt 12 mit einer quer darüber angeordneten Trennwand 14 aufweist, wobei die Trennwand eine darin ausgebildete Kraftstoffzapfhahnaufnahmeöffnung 16 aufweist. Um die Öffnung herum ist eine ringförmige Lippe oder ein ringförmiger Rand 18 ausgebildet, die bzw. der eine ringförmige sich verjüngende Oberfläche 20 an seinem Außenumfang enthält, wobei diese Fläche eine Krümmung aufweisen kann, wie dies in 1 veranschaulicht ist.
Die Trennwand 14 enthält an ihrer stromabwärtigen Seite oder Unterseite eine Klammer 22, die an dieser befestigt ist und sich von dieser aus benachbart zu dem Außenumfang der sich verjüngenden Fläche 20 nach unten erstreckt; und die Klammer 22 weist einen Schwenkarm 24 auf, der an der Klammer 22 durch ein geeignetes Mittel, beispielsweise einen Schwenkzapfen 26, schwenkbar bewegbar gelagert ist. Das von dem Schwenkzapfen 26 entfernte Ende des Schwenkarms 24 ist durch ein beliebiges geeignetes Mittel, wie beispielsweise durch Anschweißen, an der Unterseite einer Klapptür oder eines Ventilelementes 28 angebracht, die bzw. das bemessen und gestaltet ist, um sich über dem Rand oder Wulst 18 zu erstrecken. Die Klapptür 28 weist vorzugsweise eine ringförmige Nut 30 auf, die in der Nähe ihres Außenumfangs ausgebildet ist, wobei der äußere Rand der Nut in Form eines ringförmigen Flansches 32 ausgebildet ist, der in Bezug auf die Achse des Einfüllstutzens 12 schräg verläuft.
Eine ringförmige elastisch verformbare oder flexible Abstreiferdichtung 34 weist einen axialen Rand auf, der in der Nut 30 angeordnet und darin vorzugsweise durch Einbördeln oder eine sonstige Metallverformung des Materials der Klapptür, das die Nut 30 umgibt, gesichert ist; und der obere axiale Rand der Abstreiferdichtung 34 ist derart bemessen und gestaltet, dass er mit der Oberfläche 20 der Trennwand in abstreifender Berührung steht, wenn die Klapptür 28 gegen den Rand 18 geschlossen ist. Der Flansch 32 an dem Außenumfang der Klapptür ist angeordnet, um als ein Begrenzungsanschlag für die Ausdehnung oder Ausbeulung der Abstreiferdichtung 34 zu dienen, wenn die Klapptür geschlossen ist.
Die Klapptür 28 ist in die geschlossene Stellung durch eine Torsionsfeder 36 vorgespannt, die vorzugsweise einen gewendelten Abschnitt enthält, der über dem Schwenkzapfen 26 angeordnet ist, wobei ein Abstützende von diesem mit der Unterseite der Trennwand 14 oder der Klammer 22 in Berührung steht, während das entgegengesetzte Abstützende 40 mit der Unterseite der Klapptür 28 oder Abschnitten des entfernten Endes der Klammer 24 in Kontakt steht.
Eine Bewegung der Klapptür in die geschlossene Stellung unter der Druckkraft des Endes 40 der Feder 36 wird durch eine geeignete pneumatische Dämpfungsanordnung oder Dämpfungseinrichtung gedämpft, die in der Ausführungsform nach 1 eine teleskopartige, ineinander schiebbare Kolben- und Rohrvorrichtung aufweist, wie sie bei 42 allgemein angezeigt ist. Die Dämpfungseinrichtung 42 enthält ein Rohr 44, dessen unteres Ende mittels eines Zapfens 46 an dem unteren Ende der Klammer 22 schwenkbar verankert ist, und weist eine Kolbenstange 46 mit einer Abstreiferdichtung 48 auf, die an deren unterem Ende vorgesehen ist, das in dem Rohr 44 aufgenommen ist, wobei das obere Ende der Kolbenstange 46 durch einen Zapfen 48 an dem Hebelarm 24 schwenkbar gelagert ist. Es ist verständlich, dass die Abstreiferdichtung im Hinblick auf einen minimalen Reibungswiderstand gegen eine nach unten gerichtete Bewegung der Stange 46 gestaltet ist, die dadurch hervorgerufen wird, dass ein (nicht veranschaulichter) Zapfhahn gegen die Klapptür 28 einwirkt. Beim Herausziehen des Zapfhahns greift die Dichtung 48 reibschlüssig an dem Innenumfang des Rohrs 44 an, wobei gegen ihre aufwärts gerichtete Bewegung durch ein Vakuum, das in die Kammer 50 in dem unteren Abschnitt des Rohrs 44 eingezogen wird, Widerstand geleistet wird und die Aufwärtsbewegung durch die Rate der Luftdurchströmung durch eine Überström- oder Entlüftungsöffnung 52 gesteuert ist, die in der Kammer 50 vorgesehen ist.
Bezugnehmend auf 4, 5, 6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung allgemein bei 60 angezeigt und enthält einen Kraftstofftankeinfüllstutzen 62, der einen oberen Endabschnitt 64 mit vergrößertem Durchmesser aufweist, an dem eine Trennwand 66 vorgesehen ist, in der eine Kraftstoffzapfhahnaufnahmeöffnung 68 ausgebildet ist, wobei an der stromabwärtigen Seite der Öffnung 68 ein ringförmiger Ventilsitz 70 vorgesehen ist, der eine ringförmige sich verjüngende Oberfläche 72 aufweist, die an seinem Außenumfang ausgebildet ist, und an dem vorzugsweise eine gekrümmte Oberfläche 74 ausgebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung kann das Ventilsitzelement 70 aus Kunststoff ausgebildet und an einer Metalltrennwand 66 in einer geeigneten Weise, beispielsweise durch Spritzguss oder durch eine Presspassung, über einer ringförmigen Rippe 76, die an der Unterfläche der Trennwand 66 vorgesehen ist, angebracht sein.
Eine Klapptür oder ein bewegbares Ventilelement 78 ist durch einen Zapfen 78 an einer Klammer 80 schwenkbar befestigt, die sich von der Unterseite oder stromabwärtigen Stirnfläche der Trennwand 66 nach unten erstreckt; und die Klapptür 78 ist mit durchgezogener Linie in der offenen Stellung in 4 veranschaulicht.
Die Klapptür 78 weist eine ringförmige Abstreiferdichtung 81 auf, die an dieser in der Nähe des Außenumfangs angeordnet ist; und die Abstreiferdichtung 81 ist in der momentan bevorzugten Ausführungsform aus einem Elastomer ausgebildet, das eine zum Anstreifen an der Oberfläche 72 bei der gleitenden Verbindung und zur Abdichtung an dieser geeignete Flexibilität aufweist.
Die Klapptür 78 weist vorzugsweise eine darin ausgebildete ringförmige Nut 82 auf, wobei ein axiales Ende der Dichtung 81 in der Nut aufgenommen und darin beispielsweise durch Einbördeln oder Verformung von Abschnitten des Materials der Klapptür 78 über der Nut 82 gesichert ist. Der äußere Rand der Nut 82 ist in Form eines ringförmigen Flansches 84 gestaltet, der nach außen abgewinkelt ist und als ein Begrenzungsanschlag für eine elastische Durchbiegung der Dichtung 80 dient.
Die Klapptür 78 ist in die geschlossene Stellung durch eine Torsionsfeder 86 vorgespannt, die einen Wendelabschnitt aufweist, der um einen Schwenkzapfen 79 herum angeordnet ist, wobei ein Ende 88 mit der Klammer 80 in Berüh rung steht, während das entgegengesetzte Ende 90 mit der Unterfläche der Klapptür 78 in Kontakt steht.
Ein Schwenkarm 92 weist ein Ende auf, das um den Zapfen 79 herum geschwenkt wird, der durch Flansche 21, 23 an der Klammer 22 aufgenommen ist, während das entfernte Ende 94 des Arms 92 an der Unterseite der Klapptür 78 befestigt ist, wodurch die Klappe in Bezug auf den Ventilsitz 74 verschwenkbar angeordnet ist.
Der Schwenkarm 92 weist einen Balg 96 auf, dessen oberes Ende 98 durch einen Zapfen 100 schwenkbar an dem Arm angebracht ist, während das untere Ende des Balgs an an der Klammer 80 ausgebildeten Nasen 102 gesichert ist.
Bezugnehmend auf 5 und 6 weist das untere Ende des Balgs 96 einen daran ausgebildeten Ventilsitz 104 mit einer darin vorgesehenen Überströmaussparung 106 auf; und an dem Ventilsitz 104 sitzt ein Kugelrückschlagventilelement 108 auf, der die Luftdurchströmung durch einen Durchgang 110 in den Balg 96 steuert.
Im Betrieb, wenn das Federende 90 die Klapptür 78 in Richtung der geschlossenen Stellung vorspannt, wird Vakuum in den Balg 96 eingezogen; und das Kugelrückschlagventil 108 sitzt an dem Ventilsitz 104 auf, wobei Luft in den Balg nur durch den eingeschränkten Bereich der Überströmaussparung 106 mitgerissen und somit eine pneumatische Dämpfungswirkung gegen die Bewegung der Klapptür erzielt wird.
Es versteht sich, dass beim Einführen eines (nicht veranschaulichten) Betankungszapfhahns in die Öffnung 68 und durch den Ventilsitz 78 hindurch der Zapfhahn die Klapptür 78 aufstößt, der Balg 96 zusammengedrückt wird und Luft frei an dem Rückschlagventilelement 108 vorbei fließt, so dass folglich ein minimaler Widerstand gegen die Öffnung der Klapptür geleistet wird.
Die vorliegende Erfindung stellt somit einen einfach einzubauenden und leicht herzustellenden klapptürartigen Verschluss und eine Abdichtung für das Kraftstoffzapfhahnaufnahmeende eines Kraftstofftankeinfüllstutzens bereit. Die Erfindung ermöglicht es, dass die Tür beim Einführen eines Betankungszapfhahns leicht geöffnet wird; und beim Herausziehen des Zapfhahns wird die Tür in die geschlossene Stellung vorgespannt, um eine Abdichtung rings um die Zapfhahnöffnung zu schaffen, wobei die Schließbewegung der Tür durch eine pneumatische Dämpfungseinrichtung gedämpft und eine Abdichtung auf eine abstreifende Weise bewerkstelligt wird, um einen dichten Verschluss sicherzustellen.
Obwohl die Erfindung hier vorstehend mit Bezug auf die veranschaulichten Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Erfindung eine Modifikation und Veränderung erfahren kann und nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Verfahren zum Abdichten eines deckellosen Tankeinfüllstutzens, das aufweist: (a) Anordnung einer Trennwand (14) mit einer darin vorgesehenen Zapfhahnaufnahmeöffnung (16) in dem Einlassbereich des Einfüllstutzens und Ausbilden eines Randes (18) rings um die Öffnung (16); (b) Anordnung einer schwenkbar beweglichen Tür (28) auf der strömungsabwärtigen Seite der Trennwand (14) und Vorspannen der Tür (28) zur Bewegung in eine Richtung auf eine den Rand (16) berührende geschlossene Stellung zu; und (c) Ausbilden einer Ringnut (30) in der Tür (28), Anordnen einer ringförmigen flexiblen Dichtung (34) in der Nut (30) und Einbördeln eines Teiles der Tür (28) und Festhalten der Dichtung (34) in der Nut (30) und die Dichtung (34) in abstreifenden Kontakt bringen mit der radial äußeren Oberfläche (20) des Randes (18) in der geschlossenen Stellung.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt der Ausbildung eines Randes (18) das Ausbilden einer sich verjüngenden Oberfläche (20) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Ausbildens eines Randes (18) das Ausbilden einer gekrümmten Oberfläche beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Anordnens einer flexiblen Dichtung (34) das Ausbilden eines Abstreifelementes aus elastomerem Material mit einem verhältnismäßig hohen Widerstand gegen den Durchtritt von Kraftstoffdampf und das Befestigen des Abstreifers an der Tür beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Anordnens einer Tür (28) das Ausbilden einer Tür aus gestanztem Metall beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt der Anordnung einer flexiblen Dichtung (34) das Ausbilden einer Ringnut (30) in der Tür (28) und das Einfügen eines Teils der Dichtung (34) in die Nut (30) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Anordnens einer Tür (28) das Ausstanzen einer Tür aus Metallblech mit einer Ringnut (30) und das Einfügen der flexiblen Dichtung (34) in die Nut beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt der Vorspannung der Tür (28) das Dämpfen der Bewegung (42) der Tür (28) in der Richtung auf die Berührung mit dem Rand (18) hin beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt der Bewegungsdämpfung das Durchströmenlassen eines Fluids durch eine Drossel (52) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt der Bewegungsdämpfung das Anordnen eines Kolbens (48)) in einem Rohr (44) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Dämpfungsschritt das Durchströmenlassen von Fluid durch einen Abströmkanal in einem geschlossenen Einwegventil (108) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Dämpfungsschritt das Einsaugen eines Fluids durch einen Überströmkanal in einen Balg (96) beinhaltet.
Dichtungsanordnung für einen Kraftstofftankeinfüllstutzen, die aufweist: (a) einen Einfüllstutzen (12), in dem eine Trennwand (14) mit einer darin vorgesehenen Zapfhahnaufnahmeöffnung im Bereiche des Einlassendes des Stutzens angeordnet ist, wobei der Umfang der Öffnung ringsum mit einem Rand (18) versehen ist, wobei der Rand (18) mit einer von einer sich verjüngenden (20) und einer kugelförmigen Oberfläche ausgebildet ist; (b) eine Klapptür (28), die schwenkbar beweglich auf der stromabwärtigen Seite der Trennwand (14) angeordnet ist mit einer ringförmigen Dichtung (32) auf der Tür (28); und (c) Mittel (36) um die Klapptür (28) zum Schließen in einer Richtung auf die Trennwand (14) zu vorzuspannen, wobei die Tür (28) eine in ihr ausgebildete Ringnut (30) aufweist, wobei ein Teil der Dichtung (34) in der Nut (30) aufgenommen ist und wobei die Dichtung (34) in der geschlossenen Stellung einen abstreifenden Kontakt mit der radial äußeren Oberfläche (20) des Randes (18) macht.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 13, bei der die Trennwand (14) und der Rand (18) integral als ein einstückiges Teil ausgebildet sind.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 13, bei der die Dichtung (34) aus elastomerem Material gebildet ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 13, bei der die Mittel zur Vorspannung eine Torsionsfeder (36) aufweisen.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 15, bei der die ringförmige Dichtung (34) aus einem für Kraftstoffdampf verhältnismäßig undurchlässigen elastomeren Material ausgebildet ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 13, die außerdem eine Einrichtung zur Dämpfung der Bewegung (42) der Klapptür (28) in Richtung auf die Trennwand (14) aufweist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 18, bei der die Einrichtung zur Bewegungsdämpfung eine Kolben- (48) und Rohr- (44) Einrichtung aufweist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 13, bei der die Einrichtung zur Bewegungsdämpfung Mittel zur Erzielung eines Fluidstroms durch eine Drossel (52) aufweist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 18, bei der die Einrichtung zur Bewegungsdämpfung einen Balg (96) mit einem Einwegventil (108) und einen Abströmkanal (110) aufweisen.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 18, bei der die Dämpfungseinrichtung einen Kolben (48) in einem Rohr (44) aufweist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 18, bei der die Dämpfungseinrichtung eine pneumatische Dämpfungsvorrichtung (42) aufweist.