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Technischer
Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
Vorrichtungen wie sie zur Steuerung der Dampfentlüftung von Kraftfahrzeugkraftstofftanks
während
der Befüllung und
auch dazu verwendet werden im Falle eines Kraftfahrzeugüberschlags
einen Notentlüftungsverschluss
zu bewirken. Bisher war es üblich
entweder ein Entlüftungsröhrchen an
dem Einfüllstutzen
des Tanks zur Entlüftung
während
der Befüllung
zusammen mit einer zweiten Entlüftung
in einen Dampfsammelbehälter
vorzusehen, der zum Sammeln von Kraftstoffdämpfen während Motorstillstandszeiten diente
und der während
des Motorbetriebs dann entleert wird.
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Alternativ wurde bei jüngeren Kraftfahrzeuganwendungen
die Befüllungsentlüftung auch
schon an den Sammelbehälter
angeschlossen. Wenn eine schwimmerbetätigtes Ventil dazu verwendet
wird die Befüllungsentlüftung und
die Entlüftung
in den Dampfsammelbehälter
zu verschließen,
ist es notwendig ein Druckentlastungsventil für den Fall vorzusehen, dass
der Dampfdruck in dem Tank einen vorbestimmten Tankberstgrenzwert
hin zu einem Sicherheitsrisiko oder einem Aufreissen des Tankes überschreitet.
Bisher war es üblich
einzelne Ventile für diese
Funktionen vorzusehen, was aber mehrere Öffnungen in dem Kraftstofftank
notwendig machte, um Zugang für
die einzelnen Ventile und Entlüftungskanalanordnungen
zu schaffen. In jüngerer
Zeit besteht aber der Wunsch diese verschiedenen Entlüftungs- und
Ventilfunktionen in einer ein gemeinsames Gehäuse aufweisenden Einheit zusammenzufassen, die
durch eine einzige Zugangsöffnung
in den Kraftstofftank eingesetzt werden kann, um damit die Notwendigkeit
für getrennte
Abdichteinrichtungen rings um die einzelnen Öffnungen entfallen zu lassen
und damit die Montage des Tanks zu vereinfachen und die Sicherheit
der Abdichtung zu erhöhen.
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Das Problem, eine solche in einem
gemeinsamen Gehäuse
angeordnete Mehrzweckentlüftungs-
und Ventileinrichtung für
den Einbau und die Abdichtung in einer einzigen Zugangsöffnung eines Kraftstofftanks
zu schaffen, wird noch dadurch kompliziert, dass viele Kraftstofftanks
für die
heutige Kraftfahrzeugproduktion aus Kunststoff oder polymeren Materialien
hergestellt sind, die mit den für
die Ventilkonstruktion verwendeten Materialien nicht kompatibel
sind und die den Vibrations- und den im Hinblick auf die Kraftfahrzeugunfallsicherheit
vorgegebenen Stoßbelastungsanforderungen
genügen können. Es
hat sich deshalb als schwierig herausgestellt, eine solche in einem
gemeinsamen Gehäuse angeordnete
Einrichtung zu schaffen, die die verschiedenen Entlüftungs-,
Druckentlastungs- und Befüllungsentlüftungsabsperrfunktionen
ausführen kann
und die einfach in eine einzige Tankzugangsöffnung eingesetzt und rings
um diese abgedichtet werden kann und die darüber hinaus für verschiedene Tankbauarten
passt und zuverlässig
im Betrieb ist.
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Um jedoch kombinierte Entlüftungs und Mehrzweckventilfunktionen
in einer gemeinsamen, durch eine einzige Tanköffnung einfügbaren Einheit zu schaffen,
war es bisher notwendig eine Anzahl verschiedener Ventilgehäusebauarten
und Schwimmeranordnungen bereit zu halten, um eine Anpassung an
die unterschiedlichen Tankbauarten mit verschiedenen Tanktiefen
und unterschiedlichem Füllstandsniveau
zu ermöglichen.
Dadurch wurde für jede
der verschiedenen Tankbauarten eine eigene angepasste Ventileinrichtung
erforderlich, bei der das Ventil für den für den jeweiligen Tank richtigen Flüssigkeitsabsperrspiegel
kalibriert werden musste. Die EP-A-773128 offenbart in der Ausführungsform
nach 1 eine Füllstandbegrenzungs-
und Entlüftungsventilanordnung,
welche sich von dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 im Wesentlichen
dadurch unterscheidet, das das Halteteil die Tanköffnung nicht übergreift,
sondern zwischen dem Ventilmodul und dem Abdeckelement eingefügt ist,
dass das Ventilelement hält.
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Auf diese Weise ist die Anordnung
an dem Tank mittels des gleichen Teils befestigt, das das Ventilmodul
hält, was
unzweckmäßig sein
kann. Demgemäß besteht
ein Bedürfnis
Wege oder Mittel dazu zu schaffen, dass ein gemeinsames Tankentlüftungs-
und Befüllungs-Absperrventil
zur Verfügung steht,
das in Tanks unterschiedlicher Bauart und Fassungsvermögen so eingebaut
werden kann, dass das gemeinsame Ventil an die verschiedenen Tanktiefen
angepasst ist.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft
eine in einem gemeinsamen Gehäuse
angeordnete Ventileinrichtung, die eine Entlüftung in den Dampfsammelbehälter, eine
Befüllungsentlüftung und
eine Entlüftungsabsperr-
und Druckentlastungsfunktion ergibt und die so gestaltet ist, dass
sie durch eine einzige Zugangsöffnung
in einen Kraftstofftank eingebaut und dabei abgedichtet werden kann.
Diese Füllstandsbegrenzungs-
und Entlüftungsventilanordnung
ist Gegenstand des beigefügten
Patentanspruchs 1. Bei einer Ausführungsform sind das Schwimmerventil
und das Gehäuse
als eine Teilbaueinheit ausgebildet, die an dem unteren Ende eines elastischen
Halsteils eines Verlängerungsteils
eines Halteteils befestigt ist, das durch ein Abdeckelement oder Kopfteil
abgedeckt ist, welches die Ventilkanäle und das Druckentlastungsventil
enthält;
und die Schwimmerventil-Teilbaueinheit
ist durch die Tanköffnung
einfügbar,
wobei sich die oberen Teile des Kopfteils über die Öffnung erstrecken und eine
Abdichtung rings um diese bewirken. Das biegsame Verlängerungsteil
wird mit dem Kopfteil vormontiert; die Schwimmerventil-Teilbaueinheit
wird sodann an dem Halsteil des Verlängerungsteils zum Einbau in
den Tank befestigt.
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Das Kopfteil und die Druckentlastungsventil-Teilbaueinheit
und die Schwimmerventil-Teilbaueinheit sind jeweils austauschbar,
wobei zur Anpassung an unterschiedliche Kraftstofftanktiefen lediglich
das Halsteil des Verlängerungsteils
in seiner Länge
verändert
werden muss. Die Schwimmerventil-Teilbaueinheit kann vor der Befestigung
an dem Hals so voreingestellt werden, dass sich bei einer bekannten
Tanktiefe ein ordnungsgemäßes kraftstoffspiegelabhängiges Schließen ergibt.
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Bei einer anderen Ausführungsform
sind an dem Gehäuse
der Schwimmerventil-Teilbaueinheit Lappen zur unmittelbaren Verbindung
mit der Unterseite der Flanschen des Halteteils vorgesehen.
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Die vorliegende Erfindung erlaubt
es damit, eine gemeinsame Schwimmerventil-Teilbaueinheit und eine
Kopfteil/Druckentlastungsventil-Baueinheit für eine Vielzahl von Tankbauarten
und -tiefen zu verwenden, wobei lediglich das Verlängerungsteil
des Halteteils an die jeweils vorliegende Tankbauart angepasst werden
muss.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Ventileinrichtung;
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2 ist
ein Schnittbild längs
der Schnittlinie 2-2 der 1;
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3 ist
eine Explosionsdarstellung der Ventileinrichtung nach 1; und
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4 ist
eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Ausführungsform
des Ventils nach 1.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Bezugnehmend auf die 1, 2 ist
dort eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung
allgemein mit 10 bezeichnet und weist ein allgemein mit 12 bezeichnetes
Kopfteil auf, an dem einstückig
ein Befüllungsentlüftungsrohranschluss 14 und
ein Druckentlastungsventilfitting 16 angeformt sind, dass
von einem Plattenteil 18 nach außen ragt, welches ein einstückig auf
ihm angeformtes Druckentlastungsventilgehäuse 20 trägt. Der
Entlüftungsanschluss 14 weist
einen darin ausgebildeten zentralen Entlüftungskanal 22 auf,
der mit einem sich nach unten durch das Plattenteil 18 erstreckenden
Kanal 24 in Verbindung steht.
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Das Druckentlastungsfitting 16 weist
einen darin ausgebildeten Kanal 26 auf, der mit der innenliegenden
Kammer 28 des Ventilgehäuses 20 in
Verbindung steht. Außerdem
ist ein Druckentlastungsventilglied 30 gegen einen Ventilsitz
vorgespannt, der einen Kanal 32 umgibt, welcher durch das Plattenteil 18 durchgeht.
Das Ventilglied 30 ist gegen den Ventilsitz durch eine
geeignete Feder 31 vorgespannt, die dem Ventil ein Öffnen bei
einem voreingestellten Dampfdruck ermöglicht, um Dämpfe durch
den Kanal 26 in die Atmosphäre zu entlüften und so das Entstehen eines Überdrucks
in dem Tank zu verhüten.
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Bezugnehmend auf 2 ist dort ein Teil einer Tankwand veranschaulicht
und mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnet, das eine darin
ausgebildete Öffnung 36 aufweist,
durch die die allgemein mit 38 bezeichnete Schwimmerventil-Teilbaueinheit
eingebaut wird, wie dies im weiteren im Einzelnen noch beschrieben
werden wird. Das Plattenteil 18 des Kopfteils 12 weist
einen Umfangsflansch 19 auf, der die Öffnung 36 übergreift
und auf die Oberfläche
des Kraftstofftanks aufgesetzt sowie gegen diese mit einem geeigneten
Mittel, bspw. durch Anschweißen, abgedichtet
ist. Es versteht sich, dass das Plattenteil 18 des Kopfteils
und der Flansch 19 aus einem zweckentsprechenden Material
hergestellt sind, das für
eine Verschweißung
mit dem Material des Tanks 34 geeignet ist, welcher typischerweise
aus Kunststoff hergestellt ist.
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Bezugnehmend auf die 2, 3 weist
ein allgemein mit 40 bezeichnetes Verlängerungsteil ein oberes Flanschteil 42 auf,
das an der Unterseite des Plattenteils 18, innerhalb des
Umfangflansches 19 liegend, anliegt und an diesem durch
ein geeignetes Mittel, bspw. dadurch befestigt ist, dass Vorsprünge 44, 46,
die von der Unterseite des Plattenteils 18, durch in dem
Flansch 42 ausgebildete Öffnungen ragen, wie dies in 2 angedeutet ist, warm verpresst oder
vernietet sind. Die Verlängerung 40 weist
ein nach unten ragendes Halsteil 48 auf, das einen an seinem
unteren Ende ausgebildeten Abschnitt 50 größeren Durchmessers
und eine an der Schnittstelle mit dem Flansch 42 ausgebildete
hohle Muffe 52 größeren Durchmessers
trägt.
Das hohle Muffenteil 52 der Verlängerung 40 ist ringsum
gegen einen nach unten ragenden rohrförmigen Zapfen 54 abgedichtet, der
an der Unterseite des Plattenteils 18 ausgebildet ist.
Der Zapfen 54 ist in der Muffe 52 durch einen
geeigneten elastischen Dichtring 56 abgedichtet.
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Bei der gegenwärtig ausgeführten Ausführungsform der Erfindung wird
die Länge
des Verlängerungsteils 40 dadurch
verändert,
dass das Teil mit einer vergrößerten oder
verkleinerten Länge
des Halses 48 hergestellt wird, um so die Schwimmerventileinrichtung 38 in
der für
den Verschluss der Befüllungsentlüftung richtigen
Stellung bezüglich
des Bodens des Kraftstofftanks zu positionieren.
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Das Verlängerungsteil 40 ist
aus einem geeigneten Polimerenmaterial hergestellt, das gute Kraftstoffbeständigkeitseigenschaften
und eine hohe Schlagfestigkeit aufweist und es besteht aus einem Material,
das als verhältnismäßig unhygroskopisch gilt.
Insbesondere ist die Schlagfestigkeit des Materials so gewählt, dass
die Schwingungsfestigkeit und die Stoßaufnahmefähigkeit des Halses 48 im Falle
eines Kraftfahrzeugunfalls ausreichen, um zu verhindern, dass die
träge Masse
der Ventileinrichtung 38 den Hals 48 abreisst.
Bei der gegenwärtigen
Ausführungsform
der Erfindung hat sich ein unter dem Handelsnamen „CarilonM" von
der Shell Oil Company vertriebenes thermoplastisches Polyketonmaterial
als besonders zweckmäßig erwiesen,;
es versteht sich aber, dass auch andere thermoplastische Materialien,
die die gewünschten
chemischen und mechanischen Eigenschaften aufweisen, eingesetzt
werden können.
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Bezugnehmend auf die 2,3 weist
die Schwimmerventilanordnung ein Gehäuse 58 auf, das eine
von seiner Stirnseite nach oben ragende rohrförmige Verlängerung 60 verringerten
Durchmessers trägt.
Die Verlängerung 60 ist
vorzugsweise im Presssitz in den Teil 50 vergrößerten Durchmessers der
Verlängerung 40 eingefügt. Die
rohrförmige
Verlängerung 60 ist
in dem Teil 50 durch ein geeignetes Mittel, bspw. durch
reibschlüssige
Anlage ringförmiger
Sperrrippen 62 befestigt, die ringsum angeordnet sind und/oder
durch Verschweißen.
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In dem Gehäuse 58 ist die allgemein
mit 64 bezeichnete Schwimmerventil-Teilbaueinheit angeordnet. Die
Schwimmer-Teilbaueinheit 64 weist
einen Schwimmer 66 auf, der vorzugsweise aus einem Kunststoff
geeigneten spezifischen Gewichtes und mit einer chemischen Widerstandsfähigkeit
hergestellt ist, die ein Eintauchen in Benzin oder Dieselkraftstoff
erlaubt. Bezugnehmend auf 3 ragt
von der oberen Stirnseite des Schwimmers 66 eine Stange 68 nach
oben, die einen radial nach außen
ragenden ringförmigen
Flansch 70 trägt,
welcher an ihrem oberen Ende ausgebildet ist und auf den ein Käfigteil 72 mit
einer Schnappverbindung aufgesetzt ist, die eine begrenzte axiale
Bewegung des Käfigs
bezüglich
der Stange 68 erlaubt, wobei das Käfig auf dieser durch zweckentsprechende
Vorsprünge 74 gehalten ist,
die am unteren Ende von Beinen des Käfigs 72 vorgesehen
sind. Über
das Käfig 72 ist
eine Feder 76 geschoben, die mit ihrem unteren Ende auf
der Oberseite des Schwimmers 66 abgestützt ist, wobei ein Kappenteil 78 auf
das obere Ende der Feder 76 aufgesetzt ist. Auf die Kappe
ist eine elastische Ringdichtung 80 aufgebracht, die durch
eine Abstützkappe 82 gehalten
ist, welche auf die Kappe 78 aufgesetzt und an dieser durch
ein geeignetes Mittel, bspw. durch ei nen Schnappverschluss gehalten
ist.
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Auf die Kappe 78 ist ein
ringförmiges
Sicherungsteil 84 aufgesetzt, das einen sich rings um erstreckenden
Flansch 86 untergreift, um die unter dem Druck der Feder 76 zustandekommende
Aufwärtsbewegung
der Kappe 76 zu begrenzen. Das Sicherungsteil 84 weist
eine Anzahl nach unten vorstehender Schenkel 88 auf, die
an der Oberseite des Schwimmers 66 mittels geeigneter Federrasten
angreifen, welche eine auf der Oberseite des Schwimmers 66 ausgebildete
ringförmige
Rippe 90 unter Ausbildung einer Schnappverriegelung eingreifen.
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Bezugnehmend auf die 2, 3 ist
die Schwimmeranordnung 64 in das Unterteil des Gehäuses 58 eingesetzt.
Ein Sockelteil 92 weist seitlich vorragende, mit Widerhaken
versehene Federlappen 94/96 auf, die in an der Seite des Gehäuses 58 ausgebildete
Schlitze 98/100 eingreifen. Von dem Schwimmer 66 ragt ein
Zapfenteil 102 nach unten mittig durch die Feder 104 und
ist in einer Führung 108 in
dem Sockelteil 92 aufgenommen. Wie 2 zeigt, ist auf den Boden des Sockelteils 92 eine
Kalibrierhülse 106 aufgesetzt,
die die Feder 104 abstützt und
kalibriert. Die Kalibrierung wird dadurch zustande gebracht, dass
die Hülse 106 für eine vorbestimmte
Belastung oder Kraft nach oben geschoben und dann durch Ultraschallverschweißung lagerichtig
so befestigt oder verriegelt wird, dass sie die Belastung aufnehmen
kann. Es ergibt sich somit, dass die Schwimmerteilbaueinheit 64 in
die Schwimmerventilteilbaueinheit 38 vor dem Anbau an das
Verlängerungsteil 40 vormontiert
wird. Die Schwimmerventil-Teilbaueinheit 38 kann vor dem
Aufsetzen auf das Verlängerungsteil 40 vorkalibriert
werden.
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Die Ausführungsform nach den 1 bis 3 kann sich somit unter Verwendung einer
gemeinsamen Schwimmeranordnung 68 und eines Kopfteils 12 mit
lediglich einer Veränderung
des Verlängerungsteils 40,
wie sie dazu nötig
ist, eine unterschiedliche Länge
des Halsteils 48 für
die jeweilige Tankbauart herzustellen, an unterschiedliche Kraftstofftanktiefen
anpassen.
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Bezugnehmend auf 4 ist dort allgemein bei 200 eine weitere
Ausführungsform
der Erfindung veranschaulicht, die eine Tankwand 234 mit
einer Öffnung 236 aufweist,
durch welche eine allgemein mit 238 bezeichnete Schwimmerventil-Teilbaueinheit eingefügt ist,
die baugleich mit der Schwimmerventil-Teilbaueinheit 38 der 1 bis 3 ist, mit dem Unterschied, dass von
dem oberen Ende des Gehäuses 258 nach
außen
ragende Befestigungslappen 207, 209 vorgesehen
sind.
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Bei der Ausführungsform nach 4 ist ein allgemein mit
240 bezeichnetes Teil vorgesehen, das funktionell gleich dem Verlängerungsteil 40 ist,
mit dem Unterschied, dass die nach unten ragenden Teile weggelassen
und stattdessen an der Unterseite eine Anzahl Haltelappen 248, 250 vorgesehen
sind, die mit den Lappen 209, 207 so zusammen
wirken, dass sie die Schwimmerventil-Baueinheit 238 an
der Unterseite des Teiles 240 befestigen. Die Lappen 209, 207 sind
biegsam, so dass sie mit den Lappen 248, 250 nach
Art eines Schnappverschluss in Eingriff kommen. Die Trennlinie zwischen
dem Teil 40 und der Schwimmerventil-Baueinheit 238 ist
in 4 nicht dargestellt.
Das Teil 240 ist seinerseits an der Unterseite der Kopfteilplatte 280 durch
ein geeignetes Mittel, bspw. durch Warmverpressen oder -vernieten
oder Anschweißen
befestigt. Die allgemein mit 212 be zeichnete Kopfteilanordnung der 4 weist ein Entlüftungsventilglied 230 auf,
das gegen einen an der Kopfteilplatte 218 ausgebildeten
Ventilsitz 231 schließend
vorgespannt ist, wobei es durch eine Feder 234 unter Vorspannung
in der Schließstellung
gehalten ist. Der Ventilsitz 231 weist eine Öffnung 232 auf,
die über
eine Öffnung
in dem Teil 240 mit der Öffnung 236 in der
Tankwand in Verbindung steht.
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Die Schwimmerventil-Teilbaueinheit 258 ragt mit
ihrem Halsteil 260 in einen in dem Kopfteil 212 ausgebildeten
Hohlraum 228, in dem es mittels eines geeigneten elastischen
Dichtringes 256 abgedichtet ist. Das Kopfteil weist einen
(nicht dargestellten) Entlüftungskanal
auf, der mit der Kammer 228 in Verbindung steht. Die Ausführungsform
nach 4 erlaubt somit
zum Einsatz bei niedrigen Tanks eine unmittelbare Befestigung der
Schwimmerventil-Teilbaueinheit 238 an der Unterseite des
Kopfteils. Das Kopfteil weist einen Umfangsflansch 219 auf,
der auf der die Öffnung 236 umgebenden
Oberseite des Tanks durch ein geeignetes Mittel, bspw. durch Anschweißen so befestigt
ist, dass das Kopfteil auf dem Tank gehalten und abgedichtet ist.
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Die vorliegende Erfindung schafft
somit ein schwimmerbetätigtes
Absperrventil für
die Befüllungsentlüftung und
Druckentlastungsventil, die in einem gemeinsamen Gehäuse zum
Einbau und Abdichtung in einen Kraftstofftank durch eine einzige Öffnung in
der Tankwand in einer Weise kombiniert sind, die in der Herstellung
wirtschaftlich ist und eine zuverlässige Abdichtung und eine leichte
Montage ergibt.
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Wenngleich die Erfindung im Vorstehenden in
Bezug auf die dargestellten Ausführungsformen beschrieben
wurde, so versteht sich doch, dass die Erfindung abgewandelt und
verändert
werden kann und lediglich durch die nachfolgenden Ansprüche beschränkt ist.