JP2014530789A - 通気弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、燃料タンクのタンク内圧を制御するための通気弁（１）であって、燃料タンクへの少なくとも１つの第１の接続部（３）と、燃料蒸気フィルタに通じる通気ラインに接続可能な少なくとも１つの第２の接続部（４）とを有する少なくとも１つの弁ハウジング（２）を備えた通気弁（１）に関する。通気弁（１）は少なくとも１つの弁要素を備え、この弁要素は、それが重力によっておよび／またはばね荷重によって第１の接続部（３）を閉じる位置で弁座（８）に保持され、予め定められた圧力閾値を超えた後に弁座（８）から持ち上げられ、予め定められた圧力閾値を下回るときに初期位置に戻る。弁要素および／または弁要素ガイドは、例えば弁要素の戻り動作中に発生する隙間流れのためのバイパスを形成する少なくとも１つの第１のリリーフ開口部（１０）を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料タンクのタンク内圧を制御するための通気弁であって、燃料タンクへの少なくとも１つの第１の接続部と、燃料蒸気フィルタに通じる通気ラインに接続可能な少なくとも１つの第２の接続部とを有すると共に、少なくとも１つの弁要素を有する弁ハウジングを備え、前記弁要素は、重力によっておよび／またはバネ荷重によって第１の接続部を閉じる位置で弁座に保持され、予め定められた圧力閾値を超えた後に弁座から持ち上げられ、予め定められた圧力閾値を下回ったときに初期位置に戻るものであり、該弁要素が弁要素ガイド内で移動することができるように配置されている通気弁に関する。

この種の通気弁は、圧力保持弁または圧力保持機能付通気弁とも呼ばれる。特に、燃料タンクが補給されている場合に、通気弁は、タンク内が所定の燃料レベルに達したときに燃料ポンプノズルが停止することを保証する。自動車に燃料補給していない全ての状態において、通気弁は、実質的に非加圧状態にするタンクの通気を可能にしなければならない。このことは、走行時運動性能と関連するプロセスの場合の、さらには、大きな温度変化の場合の両方において、大気に対する非常に小さな差圧が燃料タンク内で可能であるべきことを意味する。

上記のタイプの通気弁は、個別の圧力保持弁として設計されるか、または燃料タンクの通気システムの作動通気弁に一体化される。

通気弁による圧力保持機能または圧力制御は、主に、過充填を防止するために機能する。自動車の燃料タンクの補給の間、補充通気弁が閉じるまで、例えば、補充通気弁内のフロートを上昇させて関連する通気経路を閉じるまで、燃料タンク内の液位は上昇し続ける。製造業者によって想定された充填レベルを超えた燃料タンクの継続充填を防止するため、補充通気弁が応答したときに、タンク内の圧力は、ある制限内で上昇できるようにしなければならず、これは、燃料ポンプノズルのスニフト穴を閉じるまで燃料タンクの給油管内の液柱を上昇させる。これにより、燃料ポンプノズルが直ちに停止することになる。

補給時に許容される燃料タンク内の最大燃料レベルは、補償容積が燃料タンク内に残存するように構造的に予め決定されている。この補償容積は、温度の影響により燃料をタンク内で膨張させることを可能にし、燃料タンクの通気システムが液体燃料によって濡らされないことを保証する。この補償容積を維持することは、燃料タンクの通気システムの動作信頼性にとって不可欠である。したがって、燃料タンクは、ユーザーによる意図的な過充填ができるだけ排除されるように設計されなければならない。このような過充填はトリクル充填とも呼ばれる。一般に、これは、充填プロセス中に給油ポンプノズルが停止されたにもかかわらず、燃料タンクの補償容積の一部が充填されるように、ユーザーが燃料ポンプノズルを短い間隔で連続的に複数回動作させることによって達成される。これは、特に、タンクの補償／ガス抜き容積が大きめに寸法決めされている燃料タンクの場合には、必ずしも問題とはならない。

しかしながら、現在の乗用車の場合には、設置空間の観点からできるだけ最適化され得るように個々の構成要素の設計および配置に関する要求が増大している。したがって、燃料タンクの補償容積ができるだけ小さくなるように寸法決めされることが望ましい。しかし、このためには、過充填防止に関して、燃料タンクの通気システムを改良する必要がある。

したがって、本発明の目的は、燃料タンクの燃料補給時保護に関して、冒頭に記載した種類の通気弁を改良することにある。

本発明の目的は、燃料タンクのタンク内圧を制御するための通気弁であって、燃料タンクへの少なくとも１つの第１の接続部と、燃料蒸気フィルタに通じる通気ラインに接続可能な少なくとも１つの第２の接続部とを有すると共に、少なくとも１つの弁要素を有する弁ハウジングを備え、前記弁要素は、重力によっておよび／またはバネ荷重によって第１の接続部を閉じる位置で弁座に保持され、予め定められた圧力閾値を超えた後に弁座から持ち上げられ、予め定められた圧力閾値を下回ったときに初期位置に戻るものであり、該弁要素が弁要素ガイド内で移動することができるように配置されている通気弁によって達成される。本発明による通気弁は、特に、弁要素および／または弁要素ガイドが、例えば弁要素の戻り動作中に発生する隙間流れのためのバイパスを形成する少なくとも１つの第１のリリーフ開口部を有することを特徴とする。

本発明は、ユーザが圧力保持弁のスイッチングヒステリシスを利用することによって、燃料タンクの補給中に可能なトリクル充填が達成されるという認識に基づいている。

上記タイプの圧力保持弁は、およそ燃料タンク内の３０ミリバールを超える圧力に応答し、これは、すなわち、圧力が３０ミリバールまで上昇可能であることを示している。通気弁が補給プロセル中に応答する場合、弁要素は弁ハウジング内への流入開口部を直ちに再閉せず、したがって、システムの閉鎖は、応答圧力よりもかなり低い圧力でのみ行われる。弁の設計に応じて、通気弁のスイッチングヒステリシスは１０ミリバールより大きくてもよく、したがって、追加の燃料をタンクの補償容積への追加燃料の添加は、燃料ポンプノズルの介在期間中、所定の繰り返し動作および持続的動作において可能である。

特に、本発明は、通気弁のスイッチングヒステリシスが低減されると、より効果的な過充填防止が特に保証されるという認識に基づいている。弁要素に対して比較的小さな圧力差および小作動力が与えられると、通気弁のスイッチングヒステリシスは、特に、弁要素と弁要素ガイドまたは弁要素ハウジングとの間の隙間流れに依存する。驚くべきことに、特に、弁要素および／または弁要素ガイドが、例えば弁要素の戻り動作中に発生する隙間流れのためのバイパスを形成する少なくとも１つの第１のリリーフ開口部を有する場合に、弁のスイッチングヒステリシスに有利な影響を与え得ることが判明している。

驚くべきことに、この種のリリーフ開口部は、設計の観点から特に簡単に実現することができる。

例えば、ボール、ピストンまたはプレートを弁要素として設けることができる。特に、弁要素がピストンまたはプレートとして具体化される場合には、隙間流れは、比較的重要であり、弁要素の許容可能な傾斜運動または揺動運動に応じて変化することができる。

熱可塑性プラスチック製の燃料タンクの補給通気システムの場合、互いに対して移動する全ての弁構成要素をポリアミドから製造することが有利である。ポリアミドは、燃料および燃料蒸気の存在下で非常に寸法安定性が大きい。しかしながら、それにもかかわらず発生する隙間流れは、構成要素の実際の公差に応じて異なる。

本発明による解決策では、通気弁のスイッチングヒステリシスが構成要素の公差から切り離される。リリーフ孔が設けられることによって、初期位置への、すなわち、通気弁内への流入開口部を閉塞する位置への弁要素の戻り動作中における圧力損失が最小限になる。結果として、弁要素ガイドと弁要素との間の構成要素の公差を低減することも可能であり、これによって、特に、弁要素の揺動運動または回転運動によって生じるガタガタ音も最小限にする。

例えば、弁要素が軸方向に移動できるように配置されるシリンダを、弁要素ガイドとして設けることができる。

弁要素ガイドの第１のリリーフ開口部が弁座の外側に配置されると好都合である。当然、例えばリリーフ孔の形態の複数のリリーフ開口部を設けることが可能である。

本発明による通気弁の一変形例は、第１のリリーフ開口部が、弁を通る流れ方向に対して、ほぼ弁座の高さにまたは弁座の下方に配置されていることを特徴とする。

この代わりに、第１のリリーフ開口部を弁要素に設けられているものとすることも可能である。

基本的には、製造技術上の理由で、弁要素の全ての上述の圧力保持の原理または種類において、同一の弁ハウジングが提供されることが望ましく、有利である。

通気弁の一変形例では、弁要素が、強制的な漏れを得るために常時開いている少なくとも１つの第２のリリーフ開口部を有するように構成されている。本発明にて使用される意味において「第２のリリーフ開口部」という用語は、第１のリリーフ開口部とは質的に異なるリリーフ開口部を意味することが意図される。例えば、第２のリリーフ開口部は、第１のリリーフ開口部よりもかなり小さな断面を有することができる。本発明による通気弁には、第１のリリーフ開口部（リリーフ開口部の第１のタイプ）および第２のリリーフ開口部（リリーフ開口部の第２のタイプ）を複数設けることができる。

本発明による通気弁の他の好ましくかつ有利な変形例では、通気弁の閉鎖方向に抗して作用する逆止弁によって閉じられる少なくとも１つの第２のリリーフ開口部が設けられている。この第２のリリーフ開口部は、例えばタンク内に負圧が発生した場合に圧力補償の達成を可能にするために使用される。

弁要素が、例えば、円錐状のシール表面を有するピストン状の円筒体として設計されている場合、１つ以上のリリーフ開口部をピストンのシール表面の領域でピストン内に直接設けることができ、このようにして、弁要素の閉鎖運動が最小の圧力損失をもたらすことを保証する。

本発明の第１の実施形態による通気弁の概略断面図を示す。 本発明の第２の実施形態による通気弁の概略断面図を示す。 本発明の第３の実施形態による通気弁の概略図を示す。 本発明の第４の実施形態による通気弁の概略図を示す。 本発明の第５の実施形態による通気弁の概略図を示す。 本発明の第５の実施形態による通気弁の概略図を示す。

本発明について、図面に示した２つの実施形態を参照して以下に説明する。

本発明による通気弁１は、純粋な圧力保持弁として、あるいは、燃料タンクのロールオーバー機能を有する通常のサービス通気弁の部分として設計され得るものである。通気弁１は、例えば、燃料タンク（図示せず）への第１の接続部３と、燃料蒸気フィルタに通じる通気ラインに接続可能な第２の接続部４とを有する弁ハウジング２を備えている。第１の接続部３は、燃料タンクの補償容積にまたは燃料タンクからの通気ラインに直接接続されている通気開口部５を備えている。通気弁１の弁ハウジング２は、例えば、燃料タンクのタンク壁に直接接続することができ、またはタンク壁に溶接することができる。

例えば、ボール６の形態の弁要素（第１の例示的な実施形態）が弁ハウジング２内に配置されている。

図１に示した実施形態においては、ボール６は、弁要素ガイドを形成する管状部７内で自由に移動できるように配置されている。

通気開口部５の周りの包囲カラーは、弁座８として設けられ、静止位置にあるボール６によって閉じられている。弁要素として、ボール６は、その質量によってのみ、すなわち重力のみによって通気開口部５を閉じる位置に保持される。ボールの質量は弁の閉鎖力を決定する。燃料タンク、またはそれが設置される自動車が傾斜位置にあるとき、または運転性能により、弁座８によって規定される通気開口部５の中心からのボール６の偏向が可能であるような分だけ、管状部７の内法幅がボール６の直径よりも大きい。この可能性によって、車両が傾斜位置にあるときにまたは車両の減速度または加速度が存在するときに、ボール６が通気開口部５の断面を部分的に露出し、このようにして、燃料タンクとその周辺との間で圧力補償を行うことを可能にする。

弁要素、すなわちボール６が、その中で通気開口部５を完全に閉じる初期位置に戻るとき、通気弁１の応答時の圧力損失を最小限にするために、第１のリリーフ開口部（１０）は、管状部７の縁部に、ほぼ弁座８の高さに設けられ、車両の傾斜位置に関係なく、弁要素またはボール６によって生じる圧力損失のための流れバイパスを形成する。

この簡単かつ効果的な手段により、通気弁１のスイッチングヒステリシスが大幅に低減される。

同一部分には同一じ参照番号が付されている図２に示した通気弁１の変形例では、弁要素は、ピストン９として設計されている。ピストン９は、管状部７内で僅かな揺動／傾斜運動を行うことができるように、同様に、遊びを持たせて管状部７内に配置されている。図１に示した実施形態におけるものに相当するようなピストン９の偏向は望ましくなく不要であるため、ピストン９と管状部７との間の隙間のサイズは、第１の実施形態におけるものよりも若干小さくなっている。結果として、弁要素による圧力損失は、通常、図２による実施形態におけるよりも大きいであろう。第１のリリーフ開口部１０は、管状部７に設けられるため、ピストンのスイッチング挙動は、ピストン９と管状部７との間に発生する隙間流れとは本質的に無関係である。

図２による実施形態でも、ピストン９は、それが重力のみによって通気開口部５を閉じる位置に保持することができる。代わりに、ばね荷重によってピストン９を閉鎖位置に保持することが可能である。

ピストン９と管状部７とは、相補的な円形断面を有するが、もちろん、本発明は、このような断面形状に限定されるものではない。

ピストン９の代わりに、プレートを弁要素として設けることも可能である。

図３に示した通気弁１の変形例では、通気弁１は純粋な圧力保持弁として通気ライン１１内に配置されている。したがって、弁要素は、ばね１３によって負荷が加えられるピストン９として設計されている。ピストン９は、漏斗状の弁座８と相互作用する円錐状のシール表面１２を有する。取り囲むシール表面１２の領域において、ピストン９には孔の形態の第１のリリーフ開口部１０が設けられ、シール表面１２が弁座８にない限り、前記第１のリリーフ開口部１０を通してガスが流れることができ、弁座８におけるピストン９の移動に伴う圧力損失が最小限であることを保証する。図４には、本発明による通気弁１の他の変形例が示されている。図４に示した通気弁１の変形例は、図３に示した通気弁の変形例に対応する。同一構成要素には同一参照番号が付されている。図４に示した通気弁１の変形例は、第２のリリーフ開口部１４がピストン９の端面に設けられ、常時開いているという点で図３に示した変形例とは異なる。このリリーフ開口部１４は、若干小さなリリーフ孔として具体化され、通気弁１を通る意図した少量の漏れを可能にする。このような漏れは、燃料ポンプノズルが停止されると、ある時間後に燃料タンクの供給管内の液柱が落下することを保証する。遅延は、ユーザーが直ちにさらなる燃料追加ができないように設定される。さらに、第２のリリーフ開口部１４はタンク内の任意の負圧を補償するためのものである。

図５および図６には、本発明による通気弁１の第５の変形例が示されている。通気弁１のこの第５の変形例は、本質的に、図４に示した変形例に相当するが、逆止弁要素１５が第２のリリーフ開口部１４に挿入されるという点で異なる。この逆止弁要素１５は、タンク内に負圧が存在する場合には第２のリリーフ開口部１４を開き、過圧が存在する場合にはこれを閉じる。

１ 通気弁
２ 弁ハウジング
３ 第１の接続部
４ 第２の接続部
５ 通気開口部
６ ボール
７ 管状部
８ 弁座
９ ピストン
１０ 第１のリリーフ開口部
１１ 通気ライン
１２ シール表面
１３ ばね
１４ 第２のリリーフ開口部
１５ 逆止弁要素

Claims (9)

1. 燃料タンクのタンク内圧を制御するための通気弁（１）であって、前記燃料タンクへの少なくとも１つの第１の接続部（３）と、燃料蒸気フィルタに通じる通気ラインに接続可能な少なくとも１つの第２の接続部（４）とを有すると共に、少なくとも１つの弁要素を有する少なくとも１つの弁ハウジング（２）を備え、前記弁要素が、重力によっておよび／またはばね荷重によって前記第１の接続部（３）を閉じる位置で弁座（８）に保持され、予め定められた圧力閾値を超えた後に前記弁座（８）から持ち上げられ、予め定められた圧力閾値を下回るときに初期位置に戻るものであり、前記弁要素が弁要素ガイド内で移動することができるように配置されている通気弁（１）において、
   前記弁要素および／または前記弁要素ガイドが、前記弁要素の戻り動作中に発生する隙間流れのためのバイパスを形成する少なくとも１つの第１のリリーフ開口部（１０）を備えていることを特徴とする通気弁（１）。
2. 前記弁要素として、ボール（６）、ピストン（９）またはプレートが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の通気弁（１）。
3. 前記弁要素ガイドとして、前記弁要素がその軸方向に移動することができるように配置される少なくとも１つのシリンダが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の通気弁（１）。
4. 前記弁要素ガイドの前記第１のリリーフ開口部（１０）が、前記弁座（８）の外側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気弁（１）。
5. 前記第１のリリーフ開口部（１０）が、前記弁を通る流れ方向に対して、ほぼ前記弁座（８）の高さにまたは前記弁座（８）の下方に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の通気弁（１）。
6. 前記第１のリリーフ開口部（１０）が、前記弁要素（９）に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気弁（１）。
7. 前記第１のリリーフ開口部（１０）が、前記弁要素のシール表面（１２）に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のまたは請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気弁（１）。
8. 前記弁要素（９）が、強制的な漏れを得るために常時開いている少なくとも１つの第２のリリーフ開口部（１４）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の通気弁。
9. 前記弁要素（９）が、前記通気弁（１）の閉鎖方向に抗して作用する逆止弁によって閉じられる少なくとも１つの第２のリリーフ開口部（１４）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の通気弁。

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