DE60202414T2

DE60202414T2 - Schwimmerbetätigtes Entlüftungsventil für Kraftstoffdampf in einem Tank

Info

Publication number: DE60202414T2
Application number: DE2002602414
Authority: DE
Inventors: C. Russel Ann Arbor Jahnke; V. Maxim Ann Arbor Zorine
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: CA2403181A1; EP1295747B1; KR20030025852A; AR036543A1; BR0204133A; DE60202414D1; MXPA02009181A; US6508263B1; EP1295747A1; TW539819B; JP2003120449A

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Entlüftungsventile für Kraftstofftanks, insbesondere Kraftstofftanks für Kraftfahrzeuge, bei denen es erforderlich ist, die Entlüftung des Kraftstoffdampfs zu steuern, um ein Entweichen in die Atmosphäre zu verhindern. Bei den momentan hergestellten Personenkraftwagen und leichten Lastkraftwagen wird eine Dampfspeichervorrichtung, bspw. ein mit Aktivkohlegranulat gefüllter Behälter, dazu verwendet, während der Zeitabschnitte mit abgeschaltetem Motor Dampf zu speichern, um diesen nachfolgend beim Anlassen des Motors zu dem Motorlufteinlass zu spülen. Derartige Systeme verwenden ein Schwimmer betätigtes Entlüftungsventil in dem Tank, um die Strömung von in dem Dampfdom oberhalb des Flüssigkeitspegels enthaltenem Kraftstoffdampf zu dem Behälter und insbesondere während des Auftankens zu kontrollieren.
Es muss verhindert werden, dass flüssiger Kraftstoff in die zu dem Behälter führende Dampfentlüftungsleitungen gelangt, um eine Flüssigkeitssperrung der Dampfentlüftungsleitungen zu verhindern. Beim Auftanken, falls das Auffüllrohr zum Auftanken vollständig bis zur Spitze des Einfüllstutzens gefüllt ist, der gewöhnlich bis zu einer Höhe oberhalb der Oberseite des Kraftstofftanks ragt, besteht eine Gefahr, dass flüssiger Kraftstoff durch das Dampfentlüftungsventil hindurchströmt und in die Dampfentlüftungsleitungen eindringt und diese blockiert.
Um den flüssigen Kraftstoff an einem Eindringen in die Dampfentlüftungsleitungen sowie an einer möglichen Sperrung der Entlüftungsleitungen zu hindern, hat es sich als zufriedenstellend erwiesen, ein Schwimmer betätigtes Entlüftungsventil vorzusehen, der den Dampfentlüftungsgang verschließt, wenn der Kraftstoffpegel ein vorbestimmtes Niveau in dem Tank erreicht, das geringfügig unterhalb der oberen Wand des Tanks gewählt werden kann.
Bekannte Schwimmer betätigte Dampfentlüftungsventile für Kraftstofftanks verwenden ein platten- oder scheibenförmiges Ventilelement, das auf der Oberseite des Schwimmers mit begrenzten Spiel in Bezug auf den Schwimmer bewegbar in einem Käfig festgehalten ist, um einen Ventilsitz abzudichten, der an dem Dampfentlüftungsleitungskanal an der Oberseite des Kraftstofftanks vorgesehen ist. Angesichts der minimalen Kraft, die in Folge der auf den Schwimmer wirkenden Auftriebskräfte durch den Schwimmer auf das Ventilelement ausgeübt wird, ist es jedoch ziemlich schwierig, eine vollkommene Abdichtung zu schaffen, so dass es in der Praxis zur Leckage kommt.
Die bekannten Ventilkonstruktionen verwenden eine geneigte oder vorspringende Konfiguration an dem Käfig, um eine Abschälwirkung für die Ventilscheibe zu erzielen, wenn der Schwimmer durch den sinkenden Pegel der Flüssigkeit beim Entzug von Kraftstoff aus dem Tank während eines Motorbetriebs abgesenkt wird, um nach einem Verschluss während des Auftankens ein Wiederöffnen des Entlüftungsleitungskanals sicherzustellen. Zu diesem Zweck ist das Ventilscheibenelement aus Kunststoff gefertigt worden, um eine „Verkorkung" oder ein Hängenbleiben des Ventilelementes an dem Kanal zu verhindern. Eine derartige Ventilkonstruktion ist bspw. aus der Druckschrift US-A-4 753 262 bekannt, in Bezug auf die der Oberbegriff des Anspruchs 1 gefasst worden ist.
Wenn bei derartigen Ventilen eine winkelmäßige Fehlausrichtung zwischen der Oberseite des Schwimmers und dem Entlüftungskanalventilsitz gegeben ist, ist es schwierig, den Schwimmer in die Lage zu versetzen, das Ventilelement gegen den Kanalventilsitz vollständig zu schließen. Deshalb ist es erwünscht, einen Weg oder ein Mittel zur Sicherstellung eines zwangsläufigen Verschlusses und einer zwangsläufigen Abdichtung eines Schwimmer betätigten Kraftstoffdampfentlüftungsventils beim Auffüllen des Tanks während des Auftankens zur Verfügung zu stellen und ein Wiederöffnen des Entlüftungskanals sicherzustellen, wenn der Kraftstoffpegel auf Grund einer nachfolgenden Entnahme von Kraftstoff aus dem Tank während eines Motorbetriebs fällt.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit einem Schwimmer betätigten Entlüftungsventil gemäß Anspruch 1 eine Lösung für das vorstehend erläuterte Problem bereitgestellt. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2–8 angegeben. Das Schwimmer betätigte Entlüftungsventil weist vorzugsweise ein nachgiebiges Ventilelement aus Elastomer mit einem dünnen, flexiblen mittleren Bereich sowie einem an dem Außenumfang ausgebildeten Ringwulst, wobei eine steife Platte oder Scheibe während einer Aufwärtsbewegung des Schwimmerkörpers mit dem Ringwulst in Kontakt steht, um den mittleren Abschnitt des aus Elastomerelementes zu veranlassen, den Ventilsitz des Dampfentlüftungs- und -sperrkanals an der Oberseite des Kraftstofftanks dicht zu verschließen. Das Ventilelement ist durch einen Käfig an dem Schwimmer mit einem begrenzten Bewegungsspiel in Bezug auf diesen gehalten, und der Käfig ist mit einem geneigten oder vorspringenden oberen Abschnitt ausgebildet, um eine Abschälwirkung gegen den Ringwulst zu erzielen, wenn sich der Schwimmer während der nachfolgenden Entnahme von Kraftstoff aus den Tank abwärts bewegt. Vorteilhafterweise kann sich die steife Stützplatte für das Ventilelement um eine an der Oberseite des Schwimmers vorgesehene Schwenkauflagefläche verschwenken, um eine Selbstausrichtung des Ventilelementes an dem Entlüftungskanalventilsitz zu bewirken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt einen Querschnitt der Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Schwimmereinrichtung; und
3 zeigt einen Querschnitt durch die Schwimmereinrichtung nach 2.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein mit 10 bezeichnet und weist einen Ventilkörper mit einem oberen Abschnitt 12, der außerhalb der bei 14 im strichpunktierten Aufriss angezeigten oberen Wand des Kraftstofftanks mon tiert ist, sowie einem sich nach unten erstreckenden Abschnitt 16 auf, der durch eine Zugangsöffnung ragt, die in der oberen Wand 14 des Tanks ausgebildet ist. Der obere Abschnitt des Körpers 12 weist einen an diesem ausgebildeten ringförmigen Flansch 18 auf, dessen Unterseite gegen die Außenfläche der Tankwand 14 anliegt; und der Flansch 18 ist dazu eingerichtet, um auf eine dichte Weise an dieser befestigt zu werden, bspw. durch Nichtmetallschweißen, wie dies aus dem Stand der Technik für nichtmetallische Tanks allgemein bekannt ist.
An dem oberen Abschnitt des Körpers 12 ist ein Befestigungsanschluss 20 vorgesehen, der geeignet ist, um an seiner Außenseite einen nicht veranschaulichten Leitungsschlauch zur Verbindung mit einem (nicht veranschaulichten) Behälter aufzunehmen. Durch den Anschluss 20 ist ein Dampfdurchgang 22 ausgebildet, der mit einem Entlüftungskanal 24 strömungsmäßig verbunden ist, der in einem um diesen herum vorgesehenen Ventilsitz 26 ausgebildet ist. Der untere Abschnitt des Ventilkörpers 16 weist einen darin ausgebildeten Zwischenraum oder Hohlraum 28 auf, der mit dem Ventilsitz 26 kommuniziert; und in dem unteren Abschnitt 16 sind mehrere voneinander beabstandete und sich in vertikaler Richtung erstreckende Führungsrippen 30 ausgebildet.
Eine allgemein mit 32 bezeichnete Schwimmereinrichtung ist an den Rippen 30 verschiebbar aufgenommen und sie ist mit durchgezogener Linie in 1 in ihrer unteren oder abgesenkten Stellung sowie mit gestrichelter Linie in ihrer oberen Stellung veranschaulicht, wenn der Kraftstofftank mit flüssigen Kraftstoff gefüllt ist.
Die Schwimmereinrichtung 32 ist in dem Hohlraum 28 mittels geeigneter Haltemittel 34 gehalten. Eine Feder 26 ist zwischen dem Haltemittel 34 und der Schwimmereinrichtung 32 angeordnet und derart konfiguriert und geeicht, um die Schwimmereinrichtung in eine Richtung nach oben vorzuspannen, um bei der Dichte des speziellen Kraftstoffs, der in dem Tank zu verwenden ist, die gewünschte Auftriebskraft bereitzustellen.
Bezug nehmend auf 2 und 3 ist die Schwimmereinrichtung 32 darin in größerer Einzelheit veranschaulicht und weist einen im Wesentlichen zylindrisch gestalteten, hohlen äußeren Mantel 38 auf, dessen Außendurchmesser derart bemessen ist, um zwischen den Rippen 30 verschiebbar zu passen, die in dem unteren Abschnitt 16 des Körpers vorgesehen sind. Der obere Abschnitt des Mantels 38 ist in Form eines gerippten Käfigs gestaltet, der um diesen herum angeordnete, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Ständer 40 aufweist, die mit ihren oberen Enden an einem geneigten oberen Abschnitt 42 befestigt sind, in dem eine zentrale Durchgangsöffnung 44 vorgesehen ist, deren Größe derart festgelegt ist, um eine Durchführung des Ventilsitzes 26 durch diese zu ermöglichen.
Ein flexibles Ventilelement 46 ist in einem Käfig angeordnet, der durch die Ständer 40 und das Oberteil 42 gebildet ist. Das Ventilelement 46 weist einen im Wesentlichen dünnen mittleren Abschnitt auf, der von einem Ringwulst oder ringförmigen Rand 48 umgeben ist. Bei der momentanen Ausführungsform der Erfindung sind das Ventilelement 46 und der Wulst 48 im Ganzen einstückig aus Fluorsilikonelastomer oder Fluorkohlenstoffelastomer ausgebildet, obwohl andere Dichtungsmaterialien, die für den zu verwendenden speziellen Kraftstoff geeignet sind, eingesetzt werden kön nen.
Eine Stützplatte 50 ist zwischen dem Ventilelement 46 und der Oberseite des Mantels 38 angeordnet und steht mit der unteren Fläche des Ringwulstes 48 in Berührung. Die Unterseite der Stützplatte 50 steht mit einer gekrümmten Schwenkauflagefläche 52 in Kontakt, die auf der Oberseite eines schwimmfähigen Schwimmerelementes 54 vorgesehen ist, das in dem Innenraum des Mantels 38 gesichert ist. Das Schwimmerelement 54 weist in seinem Boden eine ringförmige Nut auf, die das Bezugszeichen 56 trägt und in der das oberer Ende der Feder 36 aufgenommen ist. Das Material für das Schwimmerelement 54 ist im Hinblick auf seine Dichte im Verhältnis zu der Dichte des Kraftstoffs, der in dem Tank 14 Verwendung finden soll, derart gewählt, um den gewünschten Auftrieb zu schaffen.
Die Stützplatte 50 lässt sich auf der Auflagefläche 52 verschwenken und sorgt somit für eine winkelmäßige Selbstausrichtung des Ventilelementes 46 in Bezug auf den Ventilsitz 26, wenn die Schwimmereinrichtung 32 zu der oberen Stellung bewegt wird, wie sie in 1 im strichlierten Umriss veranschaulicht ist.
Es ist ohne Weiteres verständlich, dass, wenn sich die Schwimmereinrichtung 32 in der oberen Stellung befindet und das Ventilelement 46 durch die Auftriebskräfte, die auf die Schwimmereinrichtung einwirken, an dem Ventilsitz 26 dicht sitzt, bei einer nachfolgenden Kraftstoffentnahme aus dem Tank und einer Absenkung der Schwimmereinrichtung 32 die untere Fläche des Oberteils 42 des Schimmermantels 38 mit einer Seite des Ringwulstes 48 in Kontakt tritt und eine Abschälbewegung von dem Ventilsitz 26 weg bewirkt, wodurch ein Wiederöffnen des Entlüftungsdurchgangs 22 sichergestellt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt somit eine einzigartige und neue Schwimmer betätigte Ventileinrichtung für Dämpfe in Kraftstofftanks bereit, die durch Verwendung eines nachgiebigen Ventilelementes aus Elastomer eine sichere Abdichtung des Tankentlüftungsgangs beim Auffüllen des Tanks schafft. Der an dem Ventilelement vorgesehene ringförmige Wulstrand wird durch eine Stützplatte berührt, um beim vollständigen Auftanken zu schließen, und durch eine Neigungsfläche des Käfigs an dem Schwimmerkörper berührt, um beim Senken des Schwimmerkörpers, wenn Kraftstoff dem Tank entzogen wird, ein Wiederöffnen des Entlüftungsgangs sicherzustellen.
Obwohl die Erfindung vorstehend mit Bezug auf die veranschaulichten Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Erfindung modifiziert und verändert werden kann und lediglich durch die nachfolgenden Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Schwimmer betätigte Entlüftungsventileinrichtung (10) für einen Kraftstofftank, zu der gehören: (a) ein Ventilkörper (12, 16), der einen durch diesen hindurchführenden Entlüftungsdurchgang (22, 24) aufweist und dazu eingerichtet ist, über einer Zugangsöffnung in der Oberseite (14) eines Kraftstofftanks befestigt zu werden und eine Abdichtung zu schaffen, wobei der Entlüftungsdurchgang (22, 24) mit der Zugangsöffnung strömungsmäßig verbunden ist; (b) eine Schwimmereinrichtung (32), die in Bezug auf den Ventilkörper (10) vertikal bewegbar angeordnet ist und aufweist: (i) einen Schwimmerkörper (54), der in Bezug auf den Entlüftungsdurchgang (22, 24) relativ bewegbar angeordnet ist, (ii) einen Käfig (40, 42), der über dem Schwimmerkörper (44) angeordnet ist und darin ein flexibles Ventilelement (46) in Bezug auf den Schwimmerkörper (44) begrenzt bewegbar aufnimmt, wobei bei einer Abwärtsbewegung des Schwimmerkörpers (54) der Käfig (40, 42) dazu dient, eine Abschälbewegung des flexiblen Ventilelementes (46) von dem Entlüftungskanal (22, 24) weg zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmereinrichtung (32) ferner aufweist: (iii) eine steife Platte (50), die zwischen der Oberseite des Schwimmerkörpers (54) und dem flexiblen Ventilelement (46) angeordnet ist, wobei bei einer Aufwärtsbewegung des Schwimmerkörpers (54) die steife Platte (50) mit dem flexiblen Ventilelement (46) in Kontakt tritt und eine Abdichtung des Ventilelementes (46) an dem Entlüftungskanal (22, 24) bewirkt.
Entlüftungsventileinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Käfig (40, 42) an diesem ausgebildete Flächen (42) aufweist, die in Bezug auf die Richtung der Bewegung des Schwimmerkörpers (54) geneigt verlaufen.
Entlüftungsventileinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das flexible Ventilelement (46) einen verhältnismäßig dünnen mittleren Abschnitt sowie um seinen Umfang herum einen Ringwulst (48) aufweist und wobei die steife Platte (50) bei einer Aufwärtsbewegung des Schwimmerkörpers (54) mit dem Ringwulst (48) in Berührung steht.
Entlüftungsventileinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die steife Platte (50) mit einer Auflagefläche (52) auf der Oberseite des Schwimmerkörpers (54) in Berührung steht und sich die steife Platte (50) auf dieser schwenken lässt.
Entlüftungsventileinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Schwimmerkörper (54) eine gekrümmte Aufla gefläche (52) aufweist, die auf seiner Oberseite ausgebildet ist, und wobei die steife Platte (50) bei der Aufwärtsbewegung des Schwimmerkörpers (54) durch die Auflagefläche (52) berührt wird.
Entlüftungsventileinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Käfig (40, 42) in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Schwimmerkörpers (54) geneigte Flächen (42) aufweist, um die Abschälbewegung zu erzielen.
Entlüftungsventileinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das flexible Ventilelement (46) aus einem Elastomer ausgebildet ist.
Entlüftungsventileinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper (12, 16) einen anhängigen Abschnitt (16) enthält, der dazu vorgesehen ist, durch die Tankzugangsöffnung zu ragen, und in dem der Schwimmerkörper (54) bewegbar geführt ist.