DE602004009648T2

DE602004009648T2 - Entlüftungsventil für Benzindämpfe und Befestigungsverfahren

Info

Publication number: DE602004009648T2
Application number: DE200460009648
Authority: DE
Inventors: Kenneth M. Spink; Rudolph Bergsma
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2024-09-02
Also published as: US20050055817A1; DE602004009648D1; KR20050027933A; JP4618541B2; AU2004203821B2; EP1515072A1; CA2481985A1; EP1515072B1; TW200524725A; US7146729B2; JP2005090504A; AU2004203821A1

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftstoffdampfentlüftungsventile, die in Dampfemissionssteuerungssystemen in Tankeinrichtungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Die Erfindung betrifft insbesondere Schwimmer betätigte Entlüftungsventile, die an der oberen Wand eines nichtmetallischen Kraftstofftanks angebracht sind. Für derartige Anwendungen verwendete Ventile werden gewöhnlich an dem Tank durch eine Zugangsöffnung montiert, die in der oberen Wand ausgebildet ist, wobei Teile des Ventils sich nach außen über die Öffnung hinaus erstrecken und an der Außenfläche des Tanks in einer Dichtungsanordnung, beispielsweise durch Anschweißen eines passenden nichtmetallischen Materials an der Oberfläche des Tanks, befestigt sind.
Bisher ist das Verschweißen mittels Heißelement- oder Ultraschallschweißtechniken bewerkstelligt worden, die sich in der Großserienfertigung als verhältnismäßig kostspielig erwiesen haben. Ein Beispiel hierfür ist in der US-Patentschrift Nr. 6 206 057 offenbart, die ein zweistufiges ORVR-Steuerungsventil veranschaulicht, das dazu eingerichtet ist, an einem Kraftstofftank unter anderem über einen Verbinderflansch beispielsweise durch Heißelementschweißen oder Ultraschallschweißen befestigt zu werden. Das Steuerungsventil weist eine Schwimmerkammer und einen auf einen Kraftstoffpegel ansprechenden Schwimmer auf, der in der Schwimmerkammer untergebracht ist, um sich auf Führungszapfen aufwärts und abwärts zu bewegen, wenn sich die Schwimmerkammer mit flüssigem Kraftstoff füllt. Bisher haben Versuche zum Rotationsanschweißen eines Kraftstoffdampfentlüf tungsventils der vorliegenden Bauart zu einer Zerstörung der Ventilschließflächen infolge der extremen Drehbeschleunigungen und -verzögerungen geführt. Außerdem war eine richtige oder genaue Ausrichtung des Entlüftungsschlauchanschlusses bei Rotationsschweißen nicht möglich. Jedoch ist Rotationsschweißen als ein im Vergleich zum Heißelement- oder Ultraschallschweißen kosteneffizienteres Verfahren zur Befestigung des Entlüftungsventils an dem Tank erwünscht. Die Rotationsschweißtechnik wird beispielsweise zur Befestigung einer Entlüftungsleitung an dem Batterieentlüftungsaufbau einer elektrischen Batterie eingesetzt, wie dies in der US-Patentschrift Nr. 6 025 086 beschrieben ist.
Um den vorerwähnten Wunsch zu erfüllen, ist die Erfindung durch die unabhängigen Patentansprüche 1 bzw. 10 definiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ergibt ein Schwimmer betätigtes Dampfentlüftungsventil für einen Kraftstofftank, das durch eine Zugangsöffnung eingebaut werden kann, die in der oberen Wand des Tanks ausgebildet ist, wobei sich das Schwimmer betätigte Ventil im Inneren des Tanks erstreckt und sich eine Entlüftungsanschlussverbindung außerhalb des Tanks erstreckt. Das Ventil weist einen Flansch auf, der aus einem zum Anschweißen an der Außenfläche des Tanks passenden Material ausgebildet ist, so dass eine dauerhafte dichte Anbringung an diesem bewerkstelligt wird. Der Schwimmer ist in der Schwimmerkammer gleitend bewegbar und weist Oberflächen auf, die mit der Wand der Schwimmerkammer in Eingriff stehen, um eine relative Verdrehung des Schwimmerventilelementes in Bezug auf den Ventilkörper zu verhin dern. Die Drehbeschränkung des verschiebbaren Schwimmers ermöglicht ein Rotationsanschweißen des Flansches an dem Tank ohne Kalibrierungsverlust oder Beschädigung der Ventilkomponenten. In dem Entlüftungskanal kann ein optionales Schwerkraft betätigtes Druckentlastungsventil eingebaut werden; und das Entlastungsventil weist ebenfalls Oberflächen auf, die mit der Wand des Entlüftungskanals gleitend in Eingriff stehen, um eine relative Verdrehung des Entlüftungsventiltellers oder -schließkörpers während des Rotationsschweißens zu verhindern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ventil, das die vorliegende Erfindung verwendet.
2 zeigt eine Schnittansicht, geschnitten entlang des durch die Linie 2-2 aus 1 angezeigten Abschnitts;
3 zeigt eine Schnittansicht, geschnitten entlang des durch die Linie 3-3 aus 1 angezeigten Abschnitts;
4 zeigt einen Querschnitt einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung, die in einem durch eine Zugangsöffnung in einem Kraftstofftank montierten Zustand veranschaulicht ist;
5 zeigt eine Schnittansicht, geschnitten entlang des durch die Linie 5-5 aus 4 angezeigten Abschnitts; und
6 zeigt eine Schnittansicht, geschnitten entlang eines durch die Linie 6-6 aus 4 angezeigten Abschnitts.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bezugnehmend auf 1 weist eine Ventilanordnung, die allgemein bei 10 angezeigt ist, einen allgemein bei 12 angezeigten einzelnen oder einstückigen Körper auf, der mit einem oberen oder äußeren Abschnitt 14 mit einem ringförmigen Montageflansch 18 und einem unteren Abschnitt 16 ausgebildet ist, der dazu bestimmt ist, sich im Inneren des Tanks zu erstrecken. Der obere Abschnitt weist einen daran vorgesehenen Anschlussteil oder ein Fitting 20 auf, in dem ein Entlüftungskanal 22 ausgebildet ist; und der Anschlussteil 20 ist dazu eingerichtet, darauf einen flexiblen Schlauch zur Strömungsverbindung mit diesem aufzunehmen. Der Kanal 22 ist mit einem sich nach unten erstreckenden Kanal 24 strömungsmäßig verbunden, an dessen unterem Ende ein Ventilsitz 26 ausgebildet ist.
Der untere Abschnitt 16 des Körpers weist eine darin ausgebildete Schwimmerkammer 28 auf, in der ein Schwimmerelement 30 mit einem nachgiebig elastischen Ventilelement in Form einer verschwenkbaren Klappenauflage oder -scheibe 32 aufgenommen ist, die an dem oberen Ende des Schwimmers 30 mit diesem gemeinsam bewegbar angeordnet ist.
Der Schwimmer 30 ist durch eine Feder 32 nach oben vorgespannt, deren ein Ende sich gegen das untere Ende des Schwimmers 30 abstützt, während das gegenüberliegende Ende der Feder 32 gegen eine Endabdeckung oder ein Verschlusselement 34 abgestützt ist, das in dem unteren Ende der Schwimmerkammer 28 gesichert ist. Die Feder ist kalibriert, um auf bekannte Weise die gewünschte Auftriebskraft in dem zu verwendenden Kraftstoff zu erzielen. Es versteht sich, dass bei einem Anstieg des Kraftstoffpegels in dem Tank bis zu einem bestimmten Niveau eine Aufwärtsbewegung des Schwimmers 30 das Ventilelement 32 veranlasst, gegen den Ventilsitz 26 zu schließen.
Bezugnehmend auf 2 und 3 weist der Schwimmer 30 wenigstens eine und vorzugsweise mehrere entgegengesetzt zueinander angeordnete Eingriffsflächen in Form darin ausgebildeter Längsnuten 36, 38 auf; und die Wand der Schwimmerkammer 28 weist entsprechend konfigurierte Eingriffsflächen in Form daran vorgesehener Vorsprünge 40, 42 auf, die in einer verschiebbaren Weise mit den Nuten 36 bzw. 38 in Eingriff stehen. Beim Rotationsanschweißen des Körperflansches 18 an dem Kraftstofftank verhindert die verschiebbare Eingriffsverbindung der Vorsprünge 40, 42 mit den Nuten 36, 38 eine relative Verdrehung des Schwimmers in Bezug auf den Körper und verhindert somit eine Beschädigung des Schwimmers und Ventilelementes sowie jegliche schädliche Auswirkungen auf die Kalibrierung der Schwimmerfeder 32.
Bezugnehmend auf 4, 5 und 6 ist dort eine weitere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, die allgemein bei 50 angezeigt ist und einen Körper 52 enthält, in dem eine Schwimmerkammer 54 ausgebildet ist, wobei eine Schwimmereinrichtung, die allgemein bei 56 angezeigt ist, darin verschiebbar aufgenommen und durch einen Deckel oder Verschluss 58 gehalten ist, der an dem unteren Ende des Körpers angebracht ist. Die Schwimmereinrichtung 56 enthält ein elastisches Ventilelement 60, das an dem oberen Ende des Schwimmers 56 angeordnet und festgesetzt ist.
Das obere Ende des Körpers ist an einem Abdeckelement 62 angebracht, das außerhalb der Wand eines Kraftstofftanks 64 angeordnet ist, wobei sich Abschnitte von diesem durch eine Zugangsöffnung 66 hindurch erstrecken, die in der Tankwand 64 ausgebildet ist. Die Abdeckung 62 weist einen kreisringförmigen Flansch 68 auf, der sich außerhalb der Zugangsöffnung 66 erstreckt und der durch Rotationsschweißen auf der Außenfläche der Tankwand 64 gehalten und dicht angeschweißt ist.
Das obere Ende des Körpers definiert einen Entlüftungskanal 70 mit einem diesem zugeordneten Ventilsitz 72, der in vertikaler Ausrichtung zu dem Ventilelement 60 angeordnet ist, wobei der Ventilsitz 72 bei einer Aufwärtsbewegung des Schwimmers durch das Ventilelement 60 verschlossen wird, wenn der Kraftstoffpegel auf ein Niveau ansteigt, das den Schwimmer veranlasst, das Ventil zu schließen. Der Entlüftungskanal 70 ist mit einem aufwärts führenden Kanal 74 strömungsmäßig verbunden, der mit einem Ventilauslass 76 in Strömungsverbindung steht, der in einem Fitting oder Anschlussteil 78 ausgebildet ist, das bzw. der zur Aufnahme eines Endes eines Schlauchs über diesem eingerichtet ist.
Der Körper 52 ist an der Abdeckung 62 durch eine Rast- bzw. Schnappverriegelung von Widerhaken 80 in Öffnungen oder Ausnehmungen 81 angebracht, die in dem zylindrischen Abschnitt 82 der Abdeckung ausgebildet sind, der sich nach unten durch die Zugangsöffnung 66 hindurch erstreckt.
Das obere Ende des Körpers 52 ist an der Abdeckung mittels einer Labyrinthdichtung angebracht und gesichert, die allgemein bei 84 angezeigt ist; und die Anordnung aus dem Körper 52 und der Abdeckung 62 ist an der oberen Fläche des Tanks 64 durch Rotationsschweißen befestigt.
Bezugnehmend auf 5 weist die Schwimmereinrichtung 56 wenigstens eine und vorzugsweise mehrere Verbindungs- bzw. Eingriffsflächen in Form von in Längsrichtung verlaufenden Nuten 84 auf, die darin ausgebildet sind und die verschiebbar mit einem entsprechend angeordneten Paar von Verbindungs- bzw. Eingriffsflächen oder -führungen 86 in Eingriff stehen, die an dem Innenumfang der Schwimmerkammer 54 ausgebildet sind.
Bezugnehmend auf die 4 und 6 ist ein Schwerkraft betätigtes Druckentlastungsventilelement 88 in dem Kanal 75 verschiebbar angeordnet, der als eine Senkung an dem oberen Ende des Entlüftungskanals 70 ausgebildet ist, wobei an seinem unteren Ende eine Ventilfläche 90 ausgebildet ist, die dazu dient, gegen das obere Ende des Entlüftungskanals 70 aufzusitzen. Das Ventilelement 88 weist mehrere Vorsprünge oder Eingriffsflächen 92, 94 auf, die vorzugsweise in Form von Kreuzzapfen ausgebildet sind und die in dem Schlitz 96 verschiebbar aufgenommen sind, der in dem oberen Ende des Körpers 52 ausgebildet ist. Die Eingriffsverbindung der Zapfen 92, 94 mit dem Schlitz 96 verhindert eine Verdrehung des Ventilelementes 88 während eines Rotationsschweißvorgangs.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine Anbringung eines Kraftstoffdampfentlüftungsventils an der Außenfläche eines Kraftstofftanks durch Rotationsschweißen, die den Bedarf nach einer Heizvorrichtung für das Anschweißen beseitigt. Die Erfindung ermöglicht ein Rotationsschweißen ohne Beeinträchtigung der inneren Komponenten und der Kalibrierung des Dampfentlüftungsventils bei der Drehung. Das Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung enthält Flächen an dem Schwimmer und an einem optionalen Schwerkraft betätigten Druckentlastungsventil, die mit zugehörigen Flächen an dem Ventilkörper verschiebbar in Eingriff stehen, um eine relative Verdrehung der jeweiligen Teile während des Rotationsschweißvorgangs zu verhindern.
Obwohl die Erfindung hier vorstehend mit Bezug auf die veranschaulichten Ausführungsformen beschrieben ist, versteht es sich, dass die Erfindung modifiziert und verändert werden kann und lediglich durch die folgenden Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Verfahren zur Montage eines Schwimmer betätigten Dampfentlüftungsventils durch eine Zugangsöffnung an einem Kraftstofftank, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (a) Bilden eines Ventilkörpers (12) mit einem Flansch (18, 68) aus einem schweißbaren Material und mit einer Schwimmerkammer (28, 54) und Anordnen eines Schwimmers (30, 56) darin sowie Ausbilden einer Entlüftungsöffnung (24, 74) mit einem Schwimmerventilsitz (26, 72) in Strömungsverbindung mit der Schwimmerkammer; (b) Anordnen eines Ventilelementes (32, 60), so dass es gemeinsam mit dem Schwimmer bewegbar ist, und Bewegen des Schwimmers sowie Anlegen des Ventilelementes an den Ventilsitz und Verschließen der Entlüftungsöffnung; (c) Ausbilden zusammenwirkender Flächen (40, 42, 86 und 36, 38, 84) entlang der Schwimmerkammer und des Schwimmers und verschiebbare Verbindung der Flächen sowie Verhinderung einer relativen Drehung zwischen diesen; (d) Einführen von Abschnitten des Ventilkörpers durch ein Zugangsloch (66) in dem Tank und (e) Rotationsanschweißen des Flansches an den Tank.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Bildung eines Ventilkörpers eine Ausbildung eines ringför migen Flansches (62) enthält, der sich außen über der Zugangsöffnung nach außen erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt der Verbindung eine Ausbildung eines Paars entgegengesetzt angeordneter Schlitze (96) und eine Ausbildung von Vorsprüngen (92, 94) an dem Ventilelement sowie eine Anordnung der Vorsprünge in den Schlitzen enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Ausbildung zusammenwirkender Flächen an der Schwimmerkammer und dem Schwimmer eine Ausbildung mehrerer Rippen (40, 42) entweder an der Schwimmerkammer oder an dem Schwimmer und eine Ausbildung zugehöriger Nuten (36, 38) an dem anderen Element aus der Schwimmerkammer und dem Schwimmer enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner eine Anordnung eines Schwerkraft betätigten Druckentlastungsventils (88) in der Entlüftungsöffnung stromabwärts von dem Ventilsitz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt der Anordnung eines Druckentlastungsventils eine Anordnung eines Absperrorgans und eine Verhinderung seiner Verdrehung in Bezug auf den Ventilkörper enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt der Verhinderung einer Verdrehung eine Ausbildung mehrerer Schlitze (96) entweder an dem Absperrorgan oder an dem Ventilkörper und eine Eingriffsverbindung der Schlitze mit zugehörigen Flächen (92, 94) an dem anderen Element aus dem Absperrorgan und dem Ventilkörper enthält.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt der Eingriffsverbindung der Schlitze eine Anordnung eines Kreuzzapfens in dem Druckentlastungsventil enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Bildung des Ventilkörpers eine Ausbildung eines Körperteils aus einem nicht anschweißbaren Material und eine Befestigung einer Abdeckung aus einem anschweißbaren Material mit dem daran vorgesehenen Flanschabschnitt enthält.
Schwimmer betätigtes Dampfentlüftungsventil zur Montage durch eine Zugangsöffnung in einem Kraftstofftank und zum Anschweißen an den Tank: (a) mit einem Ventilkörper (12, 50), der aus einem Material mit einem Flanschteil (18, 62), der an den Tank anschweißbar ist, ausgebildet ist und der einen darin vorgesehenen Ventilhohlraum (28, 54) mit einem Entlüftungskanal aufweist, der einen Ventilsitz aufweist; (b) mit einem Schwimmer (30, 56), der in dem Ventilhohlraum angeordnet ist und an dem ein Ventilelement (32, 60) vorgesehen ist, das gemeinsam mit dem Schwimmer bewegbar ist, um gegen den Ventilsitz zu schließen; (c) wobei der Flanschteil sich außen über der Zugangsöffnung erstreckt und durch Rotationsschweißen an dem Tank angeschweißt ist und (d) wobei der Schwimmer daran vorgesehene Flächen (36, 38, 84) enthält, die mit damit zusammenwirkenden Flächen (40, 42, 86) entlang der Schwimmerkammer in Eingriff ste hen, um beim Rotationsschweißen eine relative Verdrehung zwischen diesen zu verhindern.
Ventil nach Anspruch 10, wobei die zusammenwirkenden Flächen Rippen (40, 42) entweder an dem Schwimmer oder an der Schwimmerkammer und Nuten (36, 38) an dem anderen Element aus dem Schwimmer und der Schwimmerkammer enthalten.
Ventil nach Anspruch 10, das ferner ein Schwerkraft betätigtes Druckentlastungsventil (88) aufweist, das in dem Entlüftungskanal stromabwärts von dem Ventilsitz angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 12, wobei das Druckentlastungsventil einen zweiten Ventilsitz (70) und ein Absperrelement (88) enthält, das in Bezug auf diesen bewegbar ist.
Ventil nach Anspruch 12, wobei das Druckentlastungsventil einen zweiten Ventilsitz und ein in Bezug auf diesen bewegbares Absperrelement sowie eine Drehverhinderungseinrichtung (92, 94, 96) aufweist, die funktionsfähig ist, um eine relative Verdrehung zwischen dem Absperrelement und dem zweiten Ventilsitz beim Schweißen zu verhindern.
Ventil nach Anspruch 14, wobei die Drehverhinderungseinrichtung einen Schlitz (96) entweder in dem Ventilkörper oder in dem Absperrelement enthält, der mit einem Vorsprung (92, 94) an dem anderen Element aus dem Ventilkörper und dem Absperrelement in Eingriff steht.
Ventil nach Anspruch 15, wobei der Vorsprung einen Kreuzzapfen (92, 94) in dem Absperrelement enthält.
Ventil nach Anspruch 10, das ferner eine kreisringförmige Labyrinthdichtung (84) an dem Ventilkörper aufweist.
Ventil nach Anspruch 10, wobei der Körper aus einem nicht anschweißbaren Material ausgebildet ist und eine Abdeckung aus einem anschweißbaren Material mit dem daran angefügten Flansch aufweist.
Ventil nach Anspruch 10, wobei der Flansch aus einem schweißbaren Material hergestellt ist.