DE10017323C2 - Vorrichtung zur Steuerung des Kraftstoffdampfaustritts aus einem Kunststofftank - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Steuerung des Kraftstoffdampfaustritts aus einem Kraftstofftank in Abhängigkeit vom Kraftstoffniveau mit einem am Kraftstofftank angebrachten Ventilgehäuse, das eine mit dem inneren Bereich des Kraftstofftanks kommunizierende Dampfeintrittsöffnung, eine Dampfaustrittsöffnung und einen die Öffnungen verbindenden Durchgang aufweist und mit einem in dem Gehäuse angeordneten Schwimmerventilteil, das beweglich zwischen einer Anfangsstellung, in der der Kraftstoff im Kraftstofftank unter einem vorbestimmten Niveau ist, einer mittleren Stellung, in der der Kraftstoff im Kraftstofftank das vorbestimmte Niveau erreicht hat, und in einer Endstellung, in der der Kraftstoff im Kraftstofftank über dem vorbestimmten Niveau liegt, angeordnet ist.

Im allgemeinen ist die vorliegende Erfindung auf eine "an Bord" befindliche Kraftstoffdampfrückgewinnungs- bzw. Kraftstoffverdunstungsabzugssysteme für Kraftstoffahrzeugtanks gerichtet. Insbesondere wird der Kraftstoffdampf, der während des Tankvorgangs entsteht, in ein zweistufiges flüssigkeitsstandsbetätigtes Steuerventil abgelassen.

Die Handhabung des Kraftstoffdampfes in einem Fahrzeug ist ein wichtiger Teil der modernen Fahrzeugkraftstoffsystemausführung. Kraftstoffdampf kann im Kraftstofftank durch Temperaturdifferenzen zwischen dem Kraftstofftank und dem flüssigen Kraftstoff aus der Kraftstoffpumpe sowie durch Erschütterung oder Bewegung des Kraftstoffs im Kraftstofttank während des normalen Fahrzeugbetriebs entstehen. Ein Druckanstieg, der aus der Entstehung dieser Kraftstoffdämpfe resultiert, muß reduziert werden, und aus diesem Grund sind viele Fahrzeugkraftstoffsysteme mit Tankentlüftungssteuerungssystemen ausgerüstet. Die Tankentlüftungssteuerungsanordnungen sind in der Lage, eine relativ große Kraftstoffdampfmenge als Reaktion auf die Entwicklung von Hochdruckzuständen im Kraftstofftank abzulassen. Diese Anordnungen werden mitunter als "Kraftstoffsteuerungs"- oder "Abstell"-Ventile bezeichnet, da ihr Schließen einen plötzlichen Druckanstieg im Tank erzeugt, der ein weiteres Tanken verhindert. Viele druckbetätigten Steuerventile erfordern auch eine Zapfpistolenklappe oder andere Dichtungsstruktur im Einfüllrohr. Außerdem können diese Steuerventile bewirken, daß der Kraftstoff am Ende des Tankvorgangs aus dem Einfüllstutzen zurückspritzt. Wenn der Kraftstofftank voll ist, staut sich im Normalfall der Kraftstoff im Füllstutzen und spritzt aus dem Einfüllrohr.

Während des Tankvorgangs können Fahrzeugbediener versuchen, Kraftstoff auch dann weiterzupumpen, wenn die Zapfpistole schon mehrmals automatisch abgeschaltet hat. Der Kraftstoffpumpenbediener "klinkt" oder drückt den Hebelgriff an der Zapfpistole langsam zwei- oder dreimal nacheinander, nachdem die automatische Zapfpistole geschlossen hat, um mehr Kraftstoff in den Kraftstofftank einzufüllen. Diese Praxis kann zu einer Überfüllung des Kraftstofftanks führen, was die Kraftstoffdampfausdehnungskapazität im Dampfraum, der im Kraftstofftank zur Verfügung steht, effektiv reduzieren kann.

Ein bekanntes auf den Kraftstoffstand ansprechendes Steuerventil weist ein zweistufiges Abstellventil mit einem gedämpften, "sanften" erstmaligen Abstellen des Hochdrucktankvorgangs auf. Diese Vorrichtung ist jedoch sehr komplex und kostenaufwendig herzustellen. Zusätzlich hat diese Vorrichtung eine unerwünschte Tendenz, nämlich sich zu "verkorken", wenn die sekundären Entlüftungsöffnungen beim ersten und zweiten Kraftstoffstand von einer ersten und zweiten Kraftstoffventilstruktur erfolgreich geschlossen werden. Das verkorken ist ein Zustand, in dem das Ventil auch dann geschlossen bleibt, wenn der Kraftstoffstand im Tank fällt, weil die Dichtung in der Dampfaustrittsöffnung "festklemmt". Dieser Zustand verzögert das Dampfablassen trotz des Fallens des Kraftstoffstandes im Tank.

Ein Füllgrenzwert- oder Tankentlüftungssteuersystem ist also erforderlich, das leicht montierbar ist, das Kraftstoffdampf aus dem Entlüftungsdampfraum im Kraftstofftank während der frühen Phasen des Tankens ablassen kann und außerdem ein Einleiten jeglichen Kraftstoffs über das maximale Volumen hinaus blockieren sollte, um einen minimalen Dampfraum im Kraftstofftank zu bewahren, wenn der Kraftstofftank bis zur maximalen Kapazität mit Kraftstoff gefüllt ist. Zusätzlich darf sich ein Steuerventilsystem während des Füllvorgangs nicht "verkorken", um den Dampfstrom durch das Ventil zu verhindern, wenn der Kraftstoffstand fällt.

Aus der nicht vorveröffentlichten EP 0 997 674 A2 ist ein zweistufiges Entlüftungsventil bekannt, welches einen Verschlussstopfen mit einem zentralen Durchlass hat. Mit diesem Entlüftungsventil kann die Kraftstoffdampfmenge je nach Füllstand im Kraftstofftank gesteuert werden. Ähnliche Entlüftungsventile zeigen die JP 11037008 A, die US 4 679 581 und die DE 196 21 031 A1 sowie DE 197 05 440 A1. Je nach Füllstand des Kraftstofftank und damit je nach Lage des Schimmerventils wird der Kraftstoffdampf in unterschiedlichen Raten abgelassen.

Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde ein verbessertes einfacheres und sicher funktionierendes Entlüftungsventil zu schaffen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Die Vorrichtung weist ein Ventilgehäuse auf, das im Kraftstofftank angeordnet ist. Das Ventilgehäuse ist so ausgebildet, dass es eine Dampfeintrittsöffnung aufweist, die mit dem Innenbereich des Kraftstofftanks in Kommunikation ist. Es hat auch eine Dampfaustrittsöffnung und einen Durchgang, der die Dampfeintrittsöffnung mit der Dampfaustrittsöffnung verbindet. Ein Schwimmerventilteil ist im Gehäuse angeordnet. Das Schwimmerventilteil ist beweglich zwischen einer Anfangsstellung, in der der Kraftstoffstand im Kraftstofftank unter einem vorbestimmten Stand ist, einer mittleren Stellung, in der der Kraftstoffstand im Kraftstofftank einen vorbestimmten Stand erreicht, und einer Endstellung, in der der Kraftstoffstand im Kraftstofftank über dem vorbestimmten Stand ist. Das Schwimmerventilteil hat einen oberen Abschnitt, einen Seitenabschnitt und einen Durchgang, der den oberen Abschnitt und den Seitenabschnitt verbindet. Die Vorrichtung hat am oberen Teil des Schwimmerventilteils außerdem ein Elastomerteil. Das Elastomerteil hat einen inneren Abschnitt, einen äußeren Abschnitt, eine innere Dichtung, die an den inneren Abschnitt angrenzt, und eine äußere Dichtung, die an den äußeren Abschnitt angrenzt. Der innere Abschnitt der Dichtung ist mit dem Durchgang im Ventilgehäuse in Fluidkommunikation. Die äußere Dichtung tritt dichtend mit der Dampfaustrittsöffnung in Eingriff, wenn das Schwimmerventilteil den vorbestimmten Stand erreicht, und die innere Dichtung tritt dichtend mit der Dampfaustrittsöffnung in Eingriff, wenn das Schwimmerventilteil über dem vorbestimmten Stand ist. Wenn das Schwimmerventil in der Anfangsstellung ist, ermöglicht das Schwimmerventilteil folglich den Kraftstoffdampfstrom mit einer ersten höheren Rate. Wenn das Schwimmerventilteil in der Zwischenstellung ist, ermöglicht der innere Abschnitt der Dichtung außerdem den Strom des Kraftstoffdampfes durch die Dampfaustrittsöffnung mit einer zweiten niedrigeren Rate als der ersten Rate. Wenn das Schwimmerventilteil in der Endstellung ist, treten ferner die innere Dichtung und die äußere Dichtung des Elastomerteils dichtend mit der Dampfaustrittsöffnung in Eingriff, um den Kraftstoffdampfstrom durch die Dampfaustrittsöffnung zu verhindern.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schwimmerventil mit einer flexiblen Dichtung bereitzustellen, die anfänglich den Querschnitt der Kraftstoffaustrittsöffnung auf eine viel kleinere Austrittsöffnung reduziert. Dämpfe können durch das kleine Loch entweichen, bis dem Tank mehr Fluid hinzugesetzt wird. Der Schwimmer steigt, was bewirkt, daß sich die große Lippe der flexiblen Dichtung biegt, und während der Kraftstoff weiter steigt, berührt die Lippe mit dem kleinen Durchmesser den oberen Teil der Dampfaustrittsöffnung, um den Strom durch die Dampfaustrittsöffnung zu verhindern.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flexible Dichtung bereitzustellen, die ein Wiederöffnen des Dampfaustritts erlaubt, wenn der Tank vollständig geschlossen ist und der Kraftstoff im Tank mit der Temperatur steigt. Da die Temperaturanstiege bewirken, daß der Druck im Tank steigt, wirkt der Druck gegen den Schwimmer und die große Lippe, um eine Kraft zu erzeugen, die die Dichtung geschlossen hält, auch wenn der Flüssigkeitsstand fällt.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flexible Dichtung mit einer kleinen inneren Lippe bereitzustellen, die die Größe der Kraft reduziert, die erforderlich ist, um mit der Dampfaustrittsöffnung in Eingriff zu treten. Wenn die Flüssigkeit im Tank sinkt, erzeugen das Gewicht des Schwimmers und das Verbiegen der großen flexiblen Lippe eine Kraft, um den Schwimmer von einem Eingriff mit der Dampfaustrittsöffnung abzuhalten und somit den Druck im Tank abzulassen.

Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nach der weiteren Lektüre der Beschreibung deutlich.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugkraftstoffsystems mit einem im Fahrzeug befindlichen Verdunstungsabzugssysteme gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugkraftstoffsystems mit einem im Fahrzeug befindlichen Verdunstungsabzugssysteme während des Tankvorgangs;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ist eine Seitenansicht von Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang 5-5 in Fig. 4 mit dem Ventil in der offenen Stellung;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht entlang 5-5, aber mit dem Schwimmer in der geschlossenen Stellung;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht des Ventilgehäuses;

Fig. 8 ist eine Draufsicht des in Fig. 7 gezeigten Ventilgehäuses;

Fig. 9 ist eine Schnittansicht des Ventilgehäuses entlang 9-9 in Fig. 8;

Fig. 10 ist eine Schnittansicht entlang 10-10 in Fig. 8;

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht des Schwimmers;

Fig. 12 ist eine Draufsicht des Schwimmers;

Fig. 13 ist eine Seitenansicht des Schwimmers;

Fig. 14 ist eine Schnittansicht entlang 14-14 in Fig. 13;

Fig. 15 ist eine Schnittansicht entlang 15-15 in Fig. 13;

Fig. 16 ist eine Teilschnittansicht des Schwimmers;

Fig. 17 ist eine Draufsicht der Dichtung;

Fig. 18 ist eine Schnittansicht der Dichtung entlang 18-18 in Fig. 17;

Fig. 19 ist eine Unteransicht der erfindungsgemäßen Dampfaustrittsöffnung;

Fig. 20 ist eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem Ventil in der offenen Stellung;

Fig. 21 ist eine Schnittansicht der alternativen Ausführungsform mit dem Ventil in der geschlossenen Stellung; und

Fig. 22 ist eine Unteransicht der Dichtung gemäß der alternativen Ausführungsform der Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Vorrichtung zur Steuerung des Ablassens von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet. Die Vorrichtung 100 weist einen Tank 10, ein Einfüllrohr 12 mit einem Einfüllstutzen 14, der selektiv durch einen Verschluß 16 geschlossen ist, und einen Dampfspeicher 18 auf, der mit dem Tank 10 über eine Entlüftungsleitung 17 verbunden ist. Während des Tankens, d. h. wenn der Kraftstoff mit einer hohen Geschwindigkeit aus der Zapfpistole in das Einfüllrohr gepumpt wird, verhindert eine Unterdruckleitungsdichtung, die an die Zapfpistolenmündung angrenzt, das Entweichen von Kraftstoffdampf aus dem Einfüllstutzen.

Kraftstoffdampf aus dem Tank 10 wird über die Leitung 17 in einen Speicher 18 abgelassen, wo die Kraftstoffdämpfe als Reaktion auf ein Abführmagnetventil 19 absorbiert und periodisch zur Verbrennung in einen Motor abgeführt werden. Der Kraftstoffdampf, der aus dem Tank 10 über die Leitung 17 in den Speicher 18 abgelassen wird, wird von einem auf den Kraftstoffstand ansprechenden Steuerventil 100 gesteuert, das in einer geeigneten Öffnung im Kraftstofftank 10 angeordnet ist, wobei das Steuerventil 100 durch flüssigen Kraftstoff bei oder über einen vorbestimmten Stand geschlossen wird, der mit 11 bezeichnet ist. Wenn der flüssige Kraftstoff im Tank 10 unter einem vorbestimmten Stand 11 ist, bleibt das Ventil 100 offen, um den Kraftstofftank in den Speicher 18 abzulassen.

Wenn, wie in Fig. 2 gezeigt, der Tank auf einem niedrigen Stand 13 ist, wird Kraftstoff über die Leitung 12 mit einer hohen Geschwindigkeit in den Tank 10 eingefüllt. Der Dampf im Kraftstofftank entweicht über das Ventil 100, damit der Kraftstoff den Tank 10 schnell und ohne jeglichen begleitenden Druckanstieg im Tank 10 füllen kann. Der Kraftstoffdampf, der aus dem Ventil 100 entweicht, strömt in den Dampfspeicher 18 bis zu dem Zeitpunkt, wo ein annähernd voller Kraftstoffstand erreicht ist. Das Ventil 100 reduziert wesentlich, aber verhindert nicht abrupt, daß der Kraftstoffdampf aus dem Tank entweicht. Statt dessen stellt das Ventil 100 eine begrenzte Menge zusätzlichen niedrigvolumigen Dampfes bereit, der entweicht, wenn der Kraftstoffstand im Kraftstofftank den vorbestimmten Stand erreicht. Dies führt zu einem erstmaligen Abstellen des Kraftstoffs, wenn der Kraftstoff im Tank einen vorbestimmten Stand erreicht, um einen übermäßigen Rückstau des Kraftstoffs im Einfüllrohr und ein mögliches Bespritzen der Person, die Zapfpistole bedient, zu verhindern. Wenn das erste Abstellen erfolgt, drückt der resultierende Anstieg des Drucks im Tank den Kraftstoff in das Einfüllrohr zurück, um die Mündung der Zapfpistole der Zapfpistole zu bedecken, wobei ein interner Abstellmechanismus in der Zapfpistole betätigt wird, der dem Fachmann bekannt ist. Nach einer kurzen Zeit läuft der Kraftstoff, der im Einfüllrohr steht, in den Kraftstofftank zurück. Wenn der Zapfpistolenbediener den Tank weiter füllt, nachdem er durch das erste Schließen ein Signal erhalten hat, schließt das Ventil beim höchsten Stand, um ein letztmaliges Abstellen auszulösen und die Tankaktivität zu beenden.

Wenn, wiederum mit Bezug auf Fig. 1, das Steuerventil 100 schließt, um den Tank zu verschließen, und das Tanken beendet wird, wird ein Verschluß 16 im Einfüllrohr formschlüssig geschlossen, und der Kraftstoff im Tank ist verschlossen.

Fig. 1 zeigt ein Fahrzeugkraftstoffsystem, unmittelbar nachdem der Tank bis zum höchsten Stand gefüllt und das Tanken beendet worden ist. In diesem Zustand ist das Steuerventil 100 geschlossen. Der Verschluß 16 im Füllrohr ist geschlossen, und eine flüssige Kraftstoffsäule kann im Füllrohr stehenbleiben.

Das erfindungsgemäße Steuerventil 100 ist normalerweise sowohl während des Tankens als auch im normalen Fahrzeugbetrieb offen, solange der Kraftstoffstand im Tank unter dem vorbestimmten Stand ist. Dieser vorbestimmte Stand kann infolge verschiedener Tankdrücke und Kraftstoffzusammensetzung im System geringfügig variieren. Der Dampf wird relativ kontinuierlich in den Speicher 18 abgelassen. Das elektronische Abführmagnetventil 19 ist nach dem Speicher 18 angeordnet, damit der Unterdruck aus dem Ansaugkrümmer des Fahrzeugs den Dampf aus dem Speicher 18 in den Motor "abführen" kann.

Das Kraftstoffstandsventil 100 wird von Druckextremwerten nicht beeinflußt und entlüftet ungehindert, bis der Tank gefüllt ist und der Stand des Kraftstoffs im Tank den vorbestimmten Stand erreicht. Wenn der Tank gefüllt wird und der Kraftstoffstand den vorbestimmten Stand erreicht, stellt also das gedämpfte Abstellen des Steuerventils einen reduzierten anfänglichen Spritzschutz für einen Hochdrucktankvorgang bereit.

Das Steuerventil 100 ist in einer geeigneten Öffnung im Kraftstofftank 10 angeordnet. Wie in Fig. 3, 4, 5 und 6 dargestellt, weist das Ventil 100 im wesentlichen ein hohles Ventilgehäuse 30 auf. Die untere Hälfte 32 des Ventils befindet sich im Innern des Kraftstofftanks und ist mit der oberen Hälfte 34 außerhalb des Kraftstofftanks in Kommunikation. Das Ventil 100 ist am Kraftstofftank 10 befestigt und flüssigkeits- und dampfdicht verschlossen durch einen Verbindungsflansch 36, beispielsweise durch Ultraschallschweißen, eine Elastomerdichtung oder andere bekannte Techniken.

Die untere Hälfte 32 des Ventils 100 bildet einen Hohlraum 38, der an seinem unteren Ende offen ist, um flüssigen Kraftstoff aufzunehmen, wenn der Kraftstoffstand im Tank auf den Kraftstoffüllungsstand steigt. Radiale Öffnungen 37 in der Seite der unteren Hälfte 32 und Löcher oder Schlitze 39 im Bodenende der unteren Hälfte 32 stellen eine Dampf- und Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Tank 10 und der Schwimmerkammer 40 her. An ihrem oberen Ende weist die Schwimmerkammer 40 eine Dampfaustrittsöffnung 80 auf, die sich in die obere Hälfte 34 des Ventils öffnet und mit einem Austritt 33 in Kommunikation ist, der über ein Rohr oder einen Schlauch 17 mit einem Dampfspeicher 18 verbunden ist.

Wie am besten in Fig. 7, 8, 9 und 10 dargestellt ist, ist das Ventil 100 mit einer Trennblechstruktur und Wänden 44 versehen. Der Fachmann wird anerkennen, daß die Wände 44 in Verbindung mit den Trennblechen 42 die Schwimmerkammer 40 bilden. Öffnungen 46 sind zwischen den Trennblechen 42 und den Wänden 44 nahe dem oberen Teil der unteren Hälfte 32 ausgebildet. Der Boden der Öffnungen 46 ist unter dem Boden der radialen Öffnungen 37, um Fluidkommunikation von Kraftstoffdämpfen zwischen diesen zu ermöglichen.

Ein Schwimmer 50 ist zwecks Axialbewegung, d. h. zwecks Auf- und Abwärtsbewegung in der Schwimmerkammer 40 enthalten und wird von Wänden 48 geführt, wenn die Schwimmerkammer 40 sich über die Löcher 39 mit flüssigem Kraftstoff füllt. Die Dichte des Schwimmers 50 ist so bemessen, daß er im Kraftstoff schwimmt, so daß er den Strom des flüssigen Kraftstoffs aus dem Ventil 100 sowohl in senkrechter Stellung als auch in Überschlagsituationen verhindert. Der Schwimmer 50 kann eine Dichte haben, die kleiner, gleich oder größer als die des Kraftstoffs ist, wie es für eine Füllungssteuerung oder Überschlagfunktionen gewünscht wird. Wie also in Fig. 11 bis 18 dargestellt, hat das obere Ende des Schwimmers 50 eine Öffnung 51, die mit der Aussparung 52 in Kommunikation ist. Die Aussparung 52 erstreckt sich von beiden Seiten des Schwimmers über seine Mitte und ist mit der Öffnung 51 in Kommunikation. Kraftstoffdämpfe aus dem Tank 10 strömen durch die Aussparung 37, die Öffnung 46, in die Aussparung 52 und dann durch die Öffnung 51.

Der Schwimmer hat außerdem mindestens eine Rille, die sich für ein Zusammenwirken mit den Wänden 48 in der Schwimmerkammer 40 axial erstreckt, um den Schwimmer 50 zu führen. Am oberen Teil des Schwimmers 50 ist ein Ansatz 58. Der Ansatz hat eine Lippe 59, die sich radial vom Ansatz 58 erstreckt und in axial beabstandeter Beziehung zum oberen Teil des Schwimmers 50 ist, um eine Hinterschneidung an seinem Außendurchmesser zu bilden.

Eine Elastomerdichtung 60, wie in Fig. 17 und 18 gezeigt, ist am oberen Teil des Schwimmers 50 angebracht, eingerastet, angeklebt oder befestigt. Die Elastomerdichtung 60 hat einen Außendurchmesser 62 und einen Innendurchmesser 64. Konzentrisch mit dem Durchmesser 64 ist eine Hinterschneidung 66, die so bemessen ist, daß sie mit der Lippe 59, der Hinterschneidung und dem Ansatz 58 am Schwimmer zusammenpaßt. Der Fachmann wird anerkennen, daß die Dichtung 60 folglich am oberen Teil des Schwimmers von der Lippe 59 der Dichtung 60 erfaßt wird, die mit der Hinterschneidung in dem Ansatz zusammenwirkt. Die Dichtung 60 hat eine äußere Dichtung 68, die sich von der Mittelachse der Dichtung 60 erstreckt. Die äußere Dichtung 68 hat einen solchen Querschnitt und solche Elastomermaterialeigenschaften, daß die Lippe 59 sich unter im wesentlichen allen Betriebsbedingungen des Ventils 100 biegen kann und dennoch ein Verkorken oder Festklemmen in der Ventilaustrittsöffnung verhindert. Entsprechend ist die innere Dichtung 69 angrenzend an den Innendurchmesser 64 ausgebildet. Der obere Teil der äußeren Dichtung 68 ist vom dem oberen Teil der inneren Dichtung 69 zu einem Zweck axial verschoben, der später beschrieben wird.

Wie in Fig. 19 dargestellt, ist die Dampfaustrittsöffnung 80 in der oberen Hälfte 34 des hohlen Gehäuses 30 ausgebildet. Die Dampfaustrittsöffnung 80 hat mindestens eine Öffnung 82, die sich in einer abgestumpften tortenförmigen Konfiguration vom festen Mittelabschnitt 83 der Dampfaustrittsöffnung 80 erstreckt. Der Mittelabschnitt 83 ist über eine Serie von Speichen 84 mit dem äußeren festen Mittelkörper 85 der Austrittsöffnung 80 verbunden. Die Öffnung 82 ist in Kommunikation mit dem Durchgang 31 in dem Anschlußstück 33. Als Alternative kann die Öffnung 82 eine runde, elliptische, vieleckige, quadratische, rechteckige, dreieckige oder irgend eine andere geeignete Form haben.

Im normalen Fahrzeugbetrieb bleibt der Schwimmer 50 immer dann in der unteren Hälfte der Schwimmerkammer 40 und abseits von der Dampfaustrittsöffnung 80, wenn der Kraftstoffstand unter einem vorbestimmten Stand ist. Wenn der Stand einen vorbestimmten, nahezu vollen Stand erreicht, steigt der Schwimmer 50 in der Kammer 40, wobei zwangsläufig bewirkt wird, daß die äußere Dichtung 68 am oberen Teil des Schwimmers 50 die Dampfaustrittsöffnung 80 berührt. Wenn der Kraftstoff weiter in den Tank strömt, steigt der Schwimmer weiter axial, und die äußere Dichtung 68 berührt dichtend den äußeren Körper 85 der Dampfaustrittsöffnung 80. Da jedoch der obere Teil 67 der äußeren Dichtung 68 vom oberen Teil der inneren Dichtung 69 axial verschoben ist, berührt der Innendurchmesser in diesem Zustand nicht den festen Mittelabschnitt 83. Der Kraftstoffdampfstrom erfolgt weiterhin durch die Öffnung 80 mit einer niedrigeren Stömungsrate, da der Strom durch den Querschnitt der Öffnung 51 und den Querschnitt, der durch den axialen Spalt zwischen der inneren Dichtung und dem Mittelabschnitt gebildet wird. Somit ist ein Ablassen des Kraftstoffdampfes durch die Aussparungen 37 in die Kammer 40 über die Trennbleche 42 im hohlen Ventilgehäuse 30, die Aussparung 52, die Öffnung 51 und über den Durchgang 31 mit einer niedrigeren Rate möglich, als wenn der Kraftstoffstand unter dem vorbestimmten Stand ist. Das Ergebnis ist eine deutliche Reduzierung der Dampfablaßrate, was einen schnellen, aber kontrollierten Anstieg des Ausstoßdrucks des Tanks bewirkt. Dies wiederum drückt den Kraftstoff im Einfüllrohr mit einer gesteuerten Rate nach oben, wobei der Zapfpistolenmechanismus betätigt wird, um ein erstmaliges "sanftes" Abstellen ohne Bespritzen des Bedieners zu bewirken. Dieses erstmalige Abstellen ist ein Signal für den Bediener, daß der Tank nahezu voll ist.

Nach dem erstmaligen sanften Abstellen und dem Abstellen, das einen Anstieg des Tankdrucks hervorruft, wird der Dampfdruck im Tank ziemlich schnell, beispielsweise in wenigen Sekunden über den sekundären Entlüftungsweg, der durch den Kraftstoffdampfstrom über den Innendurchmesser 64, die Öffnungen 82, den Durchgang 31 gebildet wird, und dann in den Speicher 18 abgeleitet. Dies ermöglicht es, daß der Kraftstoff, der sich im Einfüllrohr staut, in den Tank abläuft. Infolgedessen kann eine kleine zusätzliche Kraftstoffmenge zur Abrundung der Tankfüllung durch "Klinken" des Zapfpistolenbetätigungsgriffs hinzugesetzt werden.

Sollte der Zapfpistolenbediener nach dem erstmaligen Abstellen Kraftstoff hinzufügen wollen, werden der Schwimmer 50 und die Dichtung durch den ansteigenden Kraftstoffstand gegen die Dampfaustrittsöffnung 80 nach oben gedrückt, bis der obere Teil der inneren Dichtung 69 den Mittelabschnitt 83 der Dampfaustrittsöffnung 80 berührt, wie in Fig. 6 gezeigt. Dadurch wird die Dampfaustrittsöffnung 80 vollständig geschlossen und jegliches Entlüften aus dem Kraftstofftank über das Steuerventil 100 in den Speicher 18 verhindert. Dies führt zu einem letztmaligen Abstellsignal an die Zapfpistole. Sollte der Bediener weiterhin darauf bestehen, zu versuchen, nach dem erstmaligen Schließen und dem Klinken des Griffs zur Abrundung, was vom Ventil 100 vor einem letztmaligen Abstellsignal erlaubt wird, Kraftstoff hinzuzusetzen, läuft der Kraftstoff einfach zurück und aus dem Kraftstoffeinfüllstutzen heraus.

Das zweistufige sanfte Abstellen mit seinem gedämpften erstmaligen Abstellen und der gesteuerten Abrundungsmöglichkeit kann nach Bedarf durch die relative Bemessung des Innendurchmessers 64 und des Außendurchmessers 62, der Dichtung 60, der Dampfaustrittsöffnung 82, des Schwimmers 50 und die Dichte und andere Möglichkeiten angepaßt werden, was für den Fachmann ersichtlich ist.

Das Ventil 100 bleibt voll geschlossen, bis der Stand des flüssigen Kraftstoffs im Tank fällt, wobei die innere Dichtung 69 nach unten gezogen wird durch das Gewicht des Schwimmers 50, da der Schwimmer seinen Auftrieb verliert, und durch das Verbiegen der äußeren Dichtung 68 infolge der Fahrzeugbewegung oder das Ziehen des Gewichts des Schwimmers 50, und es ermöglicht, daß sich die innere Dichtung 69 von der Dampfaustrittsöffnung 80 entfernen kann. Wenn dies eintritt, kann der Kraftstoffdampf durch den Innendurchmesser 64 strömen, wodurch es möglich wird, daß sich die äußere Dichtung 68 von der Dampfaustrittsöffnung axial trennt, und es möglich wird, daß der Schwimmer 80 mit dem Kraftstoffstand fällt.

Wegen der kleinen Kontaktfläche der inneren Dichtung 69 wird die Kraft, die den Schwimmer und die äußere Dichtung 68 an der Kraftaustrittsöffnung 80 festhält, reduziert auf einen Wert, der kleiner als das Gewicht des Schwimmers 50 sein kann. Da die Flüssigkeitsstand im Tank fällt, reduzieren das Gewicht des Schwimmers und das Verbiegen der äußeren Dichtung folglich die Kraft, die die Dichtung 60 an der Ventilaustrittsöffnung 80 festhält, und reduzieren die Kraft, die erforderlich ist, damit sich die innere Dichtung 69 von der Ventilaustrittsöffnung 80 entfernen oder trennen kann.

Die flexible Elastomerdichtung 60 erlaubt auch ein Wiederöffnen der Dampfaustrittsöffnung in einem Zustand, wo der Tank vollständig geschlossen ist und wo der Kraftstoffdruck im Tank aufgrund der Temperatur und der begrenzten Tankausdehnung steigt. Der Temperaturanstieg kann bewirken, daß der Druck im Tank steigt, und somit wirkt der Druck gegen den Schwimmer 50 und die Dichtung 60. Infolgedessen wird die äußere Dichtung 68 gegen die Dampfaustrittsöffnung 80 gedrückt, um die Dichtung geschlossen zu halten, auch wenn der Flüssigkeitsstand fällt, bis das Verbiegen der äußeren Dichtung 68 und das Gewicht des Schwimmers 50 die druckbedingte Kraft überwinden, die die Dichtung 60 gegen die Dampfaustrittsöffnung 80 drückt.

Der Fachmann wird anerkennen, daß die untere Hälfte 32 aus kraftstoffbeständigem Material, z. B. Acethyl®-Polyolefinthermoplast, das ein registriertes Warenzeichen der BASF ist, oder ähnlichem Material, z. B. Carilon®-Polyketonthermoplast, das ein Warenzeichen von Shell ist, und die obere Hälfte 34 aus hochdichtem Polypropylenthermoplast oder ähnlichem Material bestehen kann. Die Dichtung 60 besteht aus einem kraftstoffbeständigen wärmehärtbaren Polymer, z. B. Fluorsilicon, Fluorelastomer oder ähnlichen Materialien.

In der bevorzugten Ausführungsform ist das Steuerventil gemäß der vorliegenden Erfindung in Fig. 20, 21 und 22 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnet. Wo die Elemente die gleichen sind, wie vorher beschrieben, werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um diese Elemente in dieser bevorzugten Ausführungsform zu bezeichnen.

Der Schwimmer 150 ist in der Schwimmerkammer 40 angeordnet, die mit Wänden, einem Trennblech und Öffnungen in der unteren Hälfte ausgebildet ist, wie bereits beschrieben. Die untere Hälfte 32 hat auch einen Hohlraum 38, radiale Öffnungen oder Aussparungen 37 in der Seite mit Löchern 35 und Schlitzen 39 in seinem Bodenende. Die untere Hälfte 32 ist mit der oberen Hälfte 34 durch herkömmliche Mittel verbunden. Der Schwimmer 150 hat eine obere Fläche 158. In jeder anderen Hinsicht ist der Schwimmer 150 der gleiche, wie bereits in der Beschreibung für den Schwimmer 50 in der bevorzugten Ausführungsform beschrieben.

Ein Elastomerdichtteil 160 ist durch herkömmliche Mittel am Bodenende 81 der Ventilausltrittsöffnung 80 angebracht, angeklebt oder befestigt. Das Elastomerdichtteil 160 hat einen Außendurchmesser 167, Öffnungen 162 und eine innere Dichtung 169. Der Außendurchmesser 167 hat eine Dichtlippe 168, die einen äußeren Abschnitt hat, der sich von der Mittelachse des Schwimmers 150 erstreckt und der die variabel ist, d. h. von der Kraft abhängt, die vom Schwimmer 150 auf die Dichtung 160 ausgeübt wird. Wenn der Schwimmer 150 axial zur Dampfaustrittsöffnung 80 steigt, wird die Lippe 168 zusammengedrückt. Die Kontaktfläche der Dichtung 160, die mit der oberen Fläche 158 des Schwimmers 150 in Kontakt ist, ändert sich, wenn sich die Lippe 168 rollt. Dies beeinflußt nicht die Dichtungskennwerte der Dichtung 168, da sie geeignet ist, sich zu biegen, zu rollen und dennoch Kontakt mit dem oberen Teil 158 des Schwimmers 150 zu halten. Da die auf die Dichtung 160 wirkende Kraft infolge des Ansteigens des Kraftstoffstandes und des Auftriebs des Schwimmers 150, der gegen die Dichtung 160 drückt, und des Dampfdrucks, der auf die Lippe der Dichtung 160 wirkt, ansteigt, biegt und rollt sich die Dichtung 160, während der Kontakt mit dem oberen Teil 158 des Schwimmers 150 gehalten wird, bis der obere Teil 158 die innere Dichtung 169 berührt, um den durch die Dampfaustrittsöffnung 80 führenden Kraftstoffdampfstrom zu sperren. Die innere Dichtung 169 ist von Öffnungen 162 umgeben, die Öffnungen 182 in der Ventilöffnung 80 entsprechen. Die innere Dichtung 169 hat eine axiale Höhe von ihrer Spitze bis zur Bodenendfläche 81, die kleiner ist als die axiale Höhe der Lippe 168 von ihrer Spitze bis zum Bodenende 81.

Wenn der Kraftstoff im Tank den vorbestimmten Stand, d. h. den vollen Stand, erreicht, steigt der Schwimmer 150 in der Kammer 40 und das obere Teil 158 berührt die Dichtlippe 168 an der Dampfaustrittsöffnung 80. Wenn der Kraftstoffstand steigt, steigt der Schwimmer weiter axial, und die Dichtlippe 168 tritt mit dem oberen Teil 158 dichtend in Eingriff. Da jedoch die axiale Höhe der Lippe 168 relativ zur Fläche 81 größer ist als die axiale Höhe der inneren Dichtung 169, ist die innere Dichtung 169 noch nicht in Kontakt mit dem oberen Teil 158 des Schwimmers 150. Der Dampfstrom durch die Öffnungen 182 in der Ventilöffnung 80 und die Öffnungen 162 in der Dichtung 160 in der Ventilaustrittsöffnung 80 ist durch die Querschnittsfläche der Öffnung 51 im Schwimmer 150 eingeschränkt. Zusätzlich ist der Dampfstrom eingeschränkt, da ein axialer Spalt zwischen der inneren Dichtung 169 und dem oberen Teil 158 des Schwimmers 150 vorhanden ist. Daher entweicht der Kraftstoffdampf durch die Aussparungen 37 in die Kammer 40 über die Trennbleche in dem hohlen Ventilgehäuse 30, die Aussparung 52, die Öffnung 51, die Öffnungen 162, die Öffnung 182 und über den Durchgang 31.

Wenn der Bediener dem Tank weiteren Kraftstoff zusetzt, steigt der Schwimmer 150 aufgrund des steigenden Kraftstoffstandes axial in der Kammer 40. Daher drückt der obere Teil 158 axial gegen die Außenfläche der Dichtung 160, so daß sich die Dichtlippe 168 einrollt und eine weitere axiale Bewegung der Dichtung 160 erlaubt, so daß der obere Teil 158 auch die innere Dichtung 169 berührt. Dadurch wird der durch die Öffnung 51 im Schwimmer 150 führende Dampfstrom vollständig gesperrt, und es wird verhindert, daß Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank über das Steuerventil 200 in den Speicher 18 entweicht.

In jeder anderen Hinsicht ist der Betrieb des Ventils 200 die gleiche wie in der anderen Ausführungsform.

Die vorstehende Darstellung der Vorrichtung des erfindungsgemäßen Steuerventils hat Beispielcharakter, und die Erfindung ist durch nichts anderes als die nachstehenden Ansprüchen eingeschränkt.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Steuerung des Kraftstoffdampfaustritts aus einem Kraftstofftank in Abhängigkeit vom Kraftstoffniveau mit einem am Kraftstofftank angebrachten Ventilgehäuse, das eine mit dem inneren Bereich des Kraftstofftanks kommunizierende Dampfeintrittsöffnung, eine Dampfaustrittsöffnung und einen die Öffnungen verbindenden Durchgang aufweist und mit einem in dem Gehäuse angeordneten Schwimmerventilteil das beweglich zwischen einer Anfangsstellung, in der der Kraftstoff im Kraftstofftank unter einem vorbestimmten Niveau ist, einer mittleren Stellung, in der der Kraftstoff im Kraftstofftank das vorbestimmte Niveau erreicht hat, und in einer Endstellung, in der der Kraftstoff im Kraftstofftank über dem vorbestimmten Niveau liegt, angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Schwimmerventilteil (50, 150) und der Dampfaustrittsöffnung (80) angeordnetes Elastomerteil (60, 160) mit einem inneren und einem äußeren Abschnitt, einer inneren Dichtung (69), die an den inneren Abschnitt angrenzt, und einer äußeren Dichtung (68), die an den äußeren Abschnitt angrenzt, wobei der innere Abschnitt mit dem Durchgang in dem Ventilgehäuse (30) in Fluidkommunikation ist; eine äußere Dichtung (68), die dichtend mit der Dampfaustrittsöffnung (80) in Eingriff tritt, wenn das Schwimmerventilteil (50, 150) das vorbestimmte Niveau erreicht, und eine innere Dichtung (69), die dichtend mit der Dampfaustrittsöffnung (80) in Eingriff tritt, wenn das Schwimmerventilteil (50, 150) über dem vorbestimmten Niveau liegt, so dass, wenn das Schwimmerventilteil (50, 150) in seiner Anfangsstellung ist, das Schwimmerventilteil (50, 150) den Kraftstoffdampfstrom mit einer ersten Rate ermöglicht, und wenn das Schwimmerventilteil (50, 150) in der mittleren, Stellung ist, die äußere Dichtung (68) des Elastomerteils (60, 160) einen Kraftstoffdampfstrom durch die Dampfaustrittsöffnung (80) mit einer zweiten Rate ermöglicht, die niedriger als die erste Rate ist, und wenn das Schwimmerventilteil (50, 150) in der Endstellung ist, die innere Dichtung (69) und die äußere Dichtung (68) des Elastomerteils (60, 160) dichtend mit der Dampfaustrittsöffnung (80) in Eingriff treten, um einen durch die Dampfaustrittsöffnung (80) führenden Kraftstoffdampfstrom zu sperren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt des Schwimmerventilteils (50, 150) einen Befestigungsabschnitt (58) aufweist, wobei der Befestigungsabschnitt (58) einen zylindrischen, sich axial erstreckenden Abschnitt und einen sich radial erstreckenden Abschnitt hat, der von dem oberen Abschnitt beabstandet ist, um eine Verriegelung zu bilden, um zu verhindern, daß das Elastomerteil (60, 160) sich vom oberen Abschnitt löst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerteil (60, 160) einen Bodenabschnitt, einen unterschnittenen Hohlraumabschnitt (66), der an den Bodenabschnitt angrenzt, und einen Durchgang, der sich von dem Bodenabschnitt zu der äußeren Dichtung (68) erstreckt, aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Abschnitt eine flexible Lippendichtung (67) aufweist und wobei die Lippendichtung einen Dichtkontaktabschnitt aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerdichtung ein Elastomer ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Fluorelastomer und Fluorsilikon besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Dichtung (69) einen Durchgang in Fluidkommunikation mit der Dampfaustrittsöffnung (80) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerteil (60, 160) einen Außendurchmesser (62), einen Innendurchmesser (64) und eine Hinterschneidung (66) hat, die mit dem oberen Abschnitt des Schwimmerventilteils (50, 150) in Eingriff tritt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerteil (60, 160) einen unterschnittenen Hohlraumabschnitt hat, um mit dem Befestigungsteil zusammenzuwirken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Lippendichtung (67) die Dampfaustrittsöffnung (80) dichtend berührt, wenn das Schwimmerventilteil (50, 150) den vorbestimmten Stand erreicht, und die flexible Lippendichtung (67) weiterhin Dichtkontakt mit dem Schwimmerventilteil (50, 150) hat, wenn die innere Dichtung (69) die Dampfaustrittsöffnung (80) berührt, um den Kraftstoffdampfstrom aus dem Kraftstofftank (10) zu sperren.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkontaktabschnitt variabel mit der geschlossenen Fläche der Dampfaustrittsöffnung (80) in Eingriff tritt, um mit der Dampfaustrittsöffnung (80) dichtend in Eingriff zu treten, wenn das Schwimmerventilteil (50, 150) in der Zwischenstellung und in der Endstellung ist.

11. Vorrichtung zur Steuerung des Kraftstoffdampfaustritts aus einem Kraftstofftank in Abhängigkeit vom Kraftstoffniveau mit einem am Kraftstofftank angeordneten Ventilgehäuse, das eine mit dem inneren Bereich des Kraftstofftanks kommunizierende Dampfeintrittsöffnung, eine Dampfaustrittsöffnung und einen die Öffnungen verbindenden Durchgang, aufweist und mit einem in dem Durchgang angeordneten Schwimmerventilteil, das beweglich zwischen einer Anfangsstellung, in der der Kraftstoff im Kraftstofftank unter einem vorbestimmten Niveau ist, einer mittleren Stellung, in der der Kraftstoff das vorbestimmte Niveau erreicht hat, und einer Endstellung, in der der Kraftstoff über dem vorbestimmten Niveau liegt, angeordnet ist gekennzeichnet durch ein am Bodenende der Dampfaustrittsöffnung (80) angebrachtes Elastomerteil (60, 160) mit einer inneren Dichtung (169) und einer äußeren Dichtung (168), wobei die äußere Dichtung (168) eine flexible Lippe (167) aufweist, die eine variable Kontaktfläche hat, so dass bei einem Abstand der flexiblen Lippe (167) von der oberen Fläche (158) des Schwimmers der Kraftstoffdampfstrom mit einer ersten Rate austritt und dann, wenn die flexible Lippe (167) an der oberen Fläche (158) des Schwimmers anliegt und die innere Dichtung (169) von der oberen Fläche (158) des Schwimmers noch beabstandet ist, der durch die Dampfaustrittsöffnung (80) führende Kraftstoffdampfstrom eine zweite Rate ergibt, die kleiner als die erste Rate ist, und wenn die flexible Lippe (167) und die innere Dichtung (169) mit der oberen Fläche (158) des Schwimmers dichtend in Eingriff treten, der durch die Dampfaustrittsöffnung (80) führende Kraftstoffdampfstrom gesperrt wird.