DE19650194C1 - Vorrichtung zur Füllstandsbegrenzung in einem Kraftstofftank - Google Patents
Vorrichtung zur Füllstandsbegrenzung in einem KraftstofftankInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Füllstandsbegren
zung in einem Kraftstofftank mit einem im Endbereich des Ein
füllstutzens liegenden Klappenventil, dessen Ventilklappe über
ein viergelenkiges Schubkurbelgetriebe mit Hilfe eines als
Schubglied wirkenden Schwimmers durch den bei einem Befüllvor
gang aufsteigenden, flüssigen Kraftstoff schließbar ist, wobei
das Schubglied einen an der Ventilklappe angeordneten Kurbel
arm über eine Koppelstange anlenkt.
Aus der DE-PS 6 97 551 ist eine derartige Vorrichtung be
kannt. Dort wird eine Fülleitung mit einer durch einen Schwim
mer gesteuerten Drosselklappe oder dergleichen versehen. Letz
tere sperrt beim Heben des Schwimmers durch die steigende
Flüssigkeit am Ende des Füllvorganges die Fülleitung ganz oder
teilweise. Der Schwimmer und die Drosselklappe sind Teil eines
zentrischen Geradschubkurbelgetriebes. Die einzelnen Getriebe
elemente sind so gekoppelt, daß jeder Stellung des Schwimmers
eine bestimmte Stellung der Drosselklappe zugeordnet ist. Da
durch ist die Fülleitung erst dann wieder geöffnet, wenn der
Tank soweit entleert ist, daß der Schwimmer frei ist, also
keinen Auftrieb durch die Flüssigkeit mehr erfährt. Das hat
beispielsweise bei flach ausgebildeten Tanks, wie sie in
Kraftfahrzeugen verwendet werden, den Nachteil, daß die Dros
selklappe den Tank bzw. den Einfüllstutzen relativ lange ver
schlossen hält und somit ein Nachfüllen eines teilweise ent
leerten Tanks be- oder verhindert.
Außerdem staut sich in der Fülleitung dieser Vorrichtung so
lange die Flüssigkeit, bis der Schwimmer durch das Senken des
Flüssigkeitsniveaus die Drosselklappe öffnet. Bei beweglichen
Tanks kann sich hierbei die Fülleitung über ihre Einfüllöff
nung zumindest teilweise, z. B. durch Schwappbewegungen, ent
leeren.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Vorrich
tung zu schaffen, mit der ein Überfüllen des Tanks verhindert
wird und ein baldiges Nachfüllen nach einem Verbrauch von meh
reren Prozent des Tankinhalts möglich ist. Die Vorrichtung
soll bei möglichst wenigen, beweglichen Bauteilen eine war
tungsfreie, sichere Funktion gewährleisten. Ferner sollen von
der Vorrichtung beim Einbau in nicht ortsfesten Tanks zum
einen möglichst keine Störgeräusche ausgehen und zum anderen
soll sich der Einfüllstutzen nach Beendigung der Betankung
nicht über die Einfüllöffnung teilweise entleeren können.
Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Die Vorrichtung ist mit einer Ventilklappe ausgestattet, die
gegen den Kraftstoffstrom ausgerichtet, außermittig gelagert
ist und jenseits ihrer Schwenkachse in einen Kurbelarm über
geht. Ihre Koppelstange ist im Schwimmer zwischen zwei An
schlägen mit seitlichem Spiel um einen Resthub längsverschieb
bar gelagert. Der Gesamthub des Schwimmers setzt sich hierbei
aus dem Resthub und einem Klappenbetätigungshub zusammen. Da
bei ist der Klappenbetätigungshub der Hub, den der Schwimmer
benötigt, um die Ventilklappe um mindestens 1/5 ihres Schwenk
bereiches aus der Offenstellung in den einfließenden Kraft
stoffstrom zu bewegen.
Bei diesem Schubkurbelgetriebe ist der Schwimmer an der Kop
pelstange über ein Gelenk mit zwei Freiheitsgraden befestigt.
Zum einen ist die Koppelstange zwischen ihren beiden Anschlag
scheiben in geringem Maße in der Getriebeebene schwenkbar ge
lagert und zum anderen kann sich der Schwimmer bei stehender
Koppelstange zwischen den beiden Anschlagscheiben annähernd
linear um den sog. Resthub bewegen. Das Getriebe ist in diesem
Bereich nicht zwangsläufig. Einer Stellung der Ventilklappe
entsprechen alle Schwimmerstellungen, die zwischen den beiden
Anschlagscheiben möglich sind. Auf diese Weise kann der
Schwimmer bei einer Tankbefüllung kurz vor Beendigung der Be
tankung die Schließung der Ventilklappe veranlassen, um dann
nach Beendigung der Betankung wieder großteils zu öffnen, ohne
den Kraftstofftank vorher zumindest teilweise zu entleeren.
Der Füllstand bzw. das Niveau des Flüssigkeitsspiegels steht
mit der Ventilklappenstellung nicht in einem proportionalen
Zusammenhang.
Das hat den Vorteil, daß die Ventilklappe beim Betanken mit
tels einer regulären Zapfpistole erst kurz vor dem Erreichen
eines Tanknennfüllstandes, wenn beispielsweise noch zwei Liter
zum Tanknennfüllstand fehlen, nur vorübergehend in Schließ
stellung geht. Der Stau im Einfüllstutzen läßt die Zapfpistole
abschalten. Durch Leckverluste fließt der Inhalt des Einfüll
stutzens zumindest teilweise in den Kraftstofftank. Nach An
gleichen der Flüssigkeitsspiegel zwischen Einfüllstutzen und
Tank öffnet sich die Ventilklappe wieder. Die Öffnungsbewegung
entspricht dem Resthub zwischen den beiden Anschlagscheiben
auf der Koppelstange.
Mit der Vorrichtung kann folglich auch bei flachen Tanks nach
einer geringfügigen Teilentleerung, z. B. nach dem Verbrauch
von mehreren Litern, wieder nachgetankt werden. Das baldige
Öffnen der Ventilklappe hat zudem den Vorteil, daß der Tank,
beispielsweise im Servicefall, über den Einfüllstutzen mit
Hilfe einer üblichen Sonde entleert werden kann.
Ferner erzeugt die Ventilklappe bei durchschnittlicher Fahr
weise in der Regel keine Störgeräusche. Bei vollem Kraft
stofftank strömt der hin- und herschwappende Kraftstoff unter
der Ventilklappe hindurch, ohne daß diese ständig an ihre An
schläge in Schließ- und/oder Offenstellung anstößt.
Zwischen der geschlossenen Ventilklappe und dem Endbereich des
Einfüllstutzens ist zumindest bereichsweise ein Leckagespalt
ausgebildet. Der konstruktiv vorgegebene Leckagespalt läßt zum
einen ein definiertes Abfließen des Kraftstoffs aus dem Ein
füllstutzen in den Tank zu und ermöglicht zum anderen durch
ein Mindestspiel zwischen der Ventilklappe und dem Endbereich
des Einfüllstutzens ein reibungsarmes Öffnen und Schließen der
Ventilklappe.
Die Schwenkachse der Ventilklappe und die Mittellinie der Füh
rung des Schwimmers kreuzen sich windschief. Bei dem derart
ausgebildeten exzentrischen Geradschubkurbelgetriebe sind fer
ner der Endbereich des Einfüllstutzens und die Führung des
Schwimmers gegeneinander versetzt, so daß sich auch deren Mit
tellinien windschief kreuzen. Durch diese konstruktiven Maß
nahmen entstehen einfache, kostengünstig realisierbare Baufor
men für alle Teile der Vorrichtung. Außerdem fließt durch
diese Anordnung der Kraftstoffstrom am Hebelgetriebe vorbei,
was dessen Leichtgängigkeit fördert.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nicht
oder nur teilweise zitierten Unteransprüchen und der nachfol
genden Beschreibung einer schematisch dargestellten Ausfüh
rungsform:
Fig. 1 Ausschnitt eines Kraftstofftanks mit einer Vor
richtung zur schwimmergesteuerten Füllstands
begrenzung;
In Fig. 1 wird der Teil eines Kraftstofftanks (1) gezeigt, an dem ein Einfüllstutzen (2) angeschlossen ist. Im Kraft stofftank (1) befindet sich in dieser Zone eine Vorrichtung zur Füllstandsbegrenzung.
In Fig. 1 wird der Teil eines Kraftstofftanks (1) gezeigt, an dem ein Einfüllstutzen (2) angeschlossen ist. Im Kraft stofftank (1) befindet sich in dieser Zone eine Vorrichtung zur Füllstandsbegrenzung.
Diese Vorrichtung beinhaltet eine schwimmerbetätigte Ventil
klappe (31), die zusammen mit einem Schwimmer (21) und einem
Hebelgestänge (25, 32) ein exzentrisches Schubkurbelgetriebe
darstellt. Das Antriebsglied ist der Schwimmer (21). Er wirkt
über eine als Koppelglied dienende Koppelstange (25) auf das
Abtriebsglied, das hier eine mit einem Kurbelarm (32) ange
steuerte Ventilklappe (31) ist.
Der Schwimmer (21) hat einen topfförmigen Schwimmkörper mit
einer zylindrischen Außenkontur. Über seine Außenkontur ist er
in einem Führungsrohr (14) annähernd vertikal verschiebbar ge
lagert. In seinem Boden weist er eine Bohrung (22) auf. Die
Bohrung (22) umgibt die Koppelstange (25). Letztere liegt in
der in Fig. 1 gezeigten Schwimmerstellung über ihre obere An
schlagscheibe (26) auf dem Boden des Schimmers (21) auf. Die
Anschlagscheibe (26) ist beispielsweise mittels einer
Schraube (28) zentral auf dem oberen Ende der Koppel
stange (25) befestigt. Im Bereich der Auflage können im Boden
mehrere Kerben (23) oder andere Ausnehmungen eingearbeitet
sein, um den Kraftstoff ungedrosselt in den Schwimmerhohlraum
einfließen zu lassen.
Die Koppelstange (25) hat eine zweite, unterhalb der ersten
angeordnete Anschlagscheibe (27). Auf dieser Anschlag
scheibe (27) liegt der Schwimmer (21) auf, wenn seine Ge
wichtskraft größer als sein Auftrieb ist.
Am unteren Ende der Koppelstange (25) ist der Kurbelarm (32)
gelenkig gelagert. Der Kurbelarm (32) ist im Schwenkgelenkbe
reich gabelförmig ausgeführt. Er ist im Ausführungsbeispiel an
die Ventilklappe (31) seitlich angeformt und schließt mit ihr
einen Winkel von ca. 150° ein.
Die Ventilklappe (31) ist beispielsweise eine flache, ebene
Platte mit u-förmiger Kontur. Im Bereich ihres geraden, oberen
Konturabschnitts verläuft ihre Schwenkachse (33). Die Ventil
klappe (31) ist in einem annähernd horizontal verlaufenden
Einlaufkanal (11) gelagert. Letzterer ist außerhalb des Ven
tilklappenbereichs rohrförmig ausgebildet. Im Ventilklappenbe
reich hat der Einlaufkanal (11) einen u-förmigen Querschnitt.
An seiner tiefsten Stelle ist ein Anschlag (12) für die Ven
tilklappe (31) angeordnet.
Das Führungsrohr (14) und der Einlaufkanal (11) sind wind
schief zueinander angeordnet. Ihre Mittellinien liegen in zwei
zueinander parallelen Ebenen. In der in Fig. 1 gezeigten Dar
stellung ist der Einlaufkanal (11) gegenüber dem Führungs
rohr (14) so weit nach hinten versetzt, daß die vordere Sei
tenwand des Einlaufkanals (11), die nach oben in eine Verstei
fungsrippe (16) übergeht, geringfügig hinter der Mittelebene
des Führungsrohres (14) liegt. Durch diese Anordnung liegen
die Koppelstange (25) und der Kurbelarm (32) in einer Ebene.
Die Versteifungsrippe (16) ist das Verbindungselement zwischen
dem Führungsrohr (14) und dem Einlaufkanal (11). Sie kann auch
zur Befestigung dieser Vorrichtung am Kraftstofftank (1) die
nen.
Das Führungsrohr (14) endet kurz unter der oberen Wandung des
Kraftstofftanks (1). Es ist nach oben hin mit Ausnahme einer
Bohrung (15) verschlossen. Wird die Bohrung (15) als Drossel
ausgelegt, so kann sie die Linearbewegung des Schwimmers (21)
innerhalb des Führungsrohres (14) dämpfen.
Am Anfang einer regulären Kraftstofftankbefüllung ist die Ven
tilklappe (31) wegen ihres Eigengewichtes vollständig geöff
net. Die Koppelstange (25) befindet sich in ihrem unteren Tot
punkt. Die sie stützende Ventilklappe (31) liegt an der oberen
Wandung des Einlaufkanals (11) an. Der Schwimmer (21) liegt
auf der unteren Anschlagscheibe (27) der Koppelstange (25)
auf. Der Kraftstoff strömt ungehindert in den Kraft
stofftank (1).
Das Ende der Betankung wird vorbereitet, sobald das steigende
Kraftstoffniveau den Schwimmer (21) erreicht. Zunächst
schwimmt der Schwimmer (21) auf dem Kraftstoff nach oben, bis
er sich an der oberen Anschlagscheibe (26) anlegt. Bis dahin
hat der schwimmerauftrieb als Gegenkraft nur das Schwimmerge
wicht. Die Führungsreibungen werden bei dieser Betrachtung
vernachlässigt.
Nach Beendigung des Aufschwimmens des Schwimmers (21) zwischen
den beiden Anschlagscheiben (26) und (27) addiert sich zur Ge
genkraft diejenige Gewichtskraft des Hebelgetriebes - abzüg
lich dessen Auftriebskraft -, die bei leerem Tank die Ventil
klappe (31) ohne die Gewichtskraft des Schwimmers (21) offen
hält.
Sobald bei weiter steigendem Kraftstoffspiegel die Auftriebs
kraft die hinzugekommene Gegenkraft überwunden hat hebt sich
der Schwimmer (21) wieder und betätigt das Hebelgestänge (25,
32). Dadurch leitet er eine nach unten klappende Schließbewe
gung der Ventilklappe (31) ein. Die Ventilklappe (31) wird in
den einlaufenden Kraftstoffstrom gelenkt. Die schließende
Schwenkbewegung erfolgt über ca. 20° zwangsgekoppelt. Hierbei
hebt sich der Schwimmer (21) um einen sog. Klappenbetätigungs
hub. Letzterer endet durch den Anschlag des Schwimmers (21) am
oberen Ende des Führungsrohrs (14). Während der schließenden
Schwenkbewegung der Ventilklappe (31) wird diese vom einströ
menden Kraftstoff erfaßt und in ihre Schließstellung gedrückt.
Dabei legt sie sich am Anschlag (12) an. Sobald die Ventil
klappe (31) vom Kraftstoffstrom mitgerissen wird, hebt die
obere Anschlagscheibe (26) vom Schwimmer (21) ab. Die Ventil
klappe (32) hebt die Koppelstange (25) um den Resthub an und
drückt sie mit der unteren Anschlagscheibe (27) gegen den
Schwimmer (21).
Die Summe aus dem Klappenbetätigungshub und dem Resthub ent
spricht dem Gesamthub des Schwimmers. Das Größenverhältnis
zwischen den beiden Hüben ist u. a. abhängig vom Kraftstoff
volumenstrom, dem Gelenkverschleißzustand und dem temperatur
bedingten Spiel zwischen den beweglichen Teilen der Vorrich
tung.
Beim Schließen der Ventilklappe (31) staut sich der aus der
Zapfpistole fließende Kraftstoff im Einfüllstutzen (2). Sobald
der dortige Kraftstoffspiegel die Zapfpistole erreicht, schal
tet diese die Betankung ab. Nun entleert sich der Einfüllstut
zen (2) über den schmalen Leckagespalt zwischen der Ventil
klappe (31) und dem Einlaufkanal (11) solange, bis der Flüs
sigkeitsspiegel im Einfüllstutzen (2) dem im Kraft
stofftank (1) entspricht. Nach dem Abbau des Überdrucks im
Einfüllstutzen (2) öffnet sich die Ventilklappe (31) teil
weise. Sie schwenkt mindestens 2/3 ihres Schwenkbereiches auf.
Das Aufschwenken endet, wenn die obere Anschlagscheibe (26)
wieder auf dem Boden des Schwimmers (21) zur Anlage kommt und
die Gewichts- und Auftriebskräfte am Schwimmer (21) und am He
belgestänge (25, 32) im Gleichgewicht sind.
Das nicht vollständige Öffnen hat die Wirkung, daß ein sofor
tiges Nachtanken mit der Befüllung des Einfüllstutzens durch
das automatische Abschalten der Zapfpistole abgebrochen wird.
Denn sobald Kraftstoff auf die Ventilklappe (31) zuströmt,
schließt sie. Ein übertanken ist unmöglich.
Schon nach einem geringen Kraftstoffverbrauch löst sich der
Boden des Schwimmers (21) von der oberen Anschlagscheibe (26).
Dann öffnet die Ventilklappe (31) vollständig. Die um den Auf
trieb geminderte Gewichtskraft der Koppelstange (25) hält die
Ventilklappe (31) in ihrer geöffneten Position.
Wenn das Kraftstoffniveau aus dieser Lage ca. um den Resthub
gefallen ist, liegt der Schwimmer (21) wieder auf der unteren
Anschlagscheibe (27) auf und sichert so zusätzlich die Offen
stellung der Ventilklappe (31).
Bezugszeichenliste
1 Kraftstofftank
2 Einfüllstutzen
11 Einlaufkanal, Endbereich des Einfüllstutzens
12 Anschlag
14 Führungsrohr, Schwimmerführung, Führung
15 Bohrung, ggf. Düsenbohrung
16 Versteifungsrippe
21 Schwimmer, Schubglied
22 Bohrung
23 Kerben
25 Koppelstange
26 obere Anschlagscheibe
27 untere Anschlagscheibe
28 Schraube
31 Ventilklappe
32 Kurbelarm
33 Schwenkachse
2 Einfüllstutzen
11 Einlaufkanal, Endbereich des Einfüllstutzens
12 Anschlag
14 Führungsrohr, Schwimmerführung, Führung
15 Bohrung, ggf. Düsenbohrung
16 Versteifungsrippe
21 Schwimmer, Schubglied
22 Bohrung
23 Kerben
25 Koppelstange
26 obere Anschlagscheibe
27 untere Anschlagscheibe
28 Schraube
31 Ventilklappe
32 Kurbelarm
33 Schwenkachse
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Füllstandsbegrenzung in einem Kraft
tofftank mit einem im Endbereich des Einfüllstutzens liegen
den Klappenventil, dessen Ventilklappe über ein viergelenkiges
Schubkurbelgetriebe mit Hilfe eines als Schubglied wirkenden
Schwimmers durch den bei einem Befüllvorgang aufsteigenden,
flüssigen Kraftstoff schließbar ist, wobei das Schubglied
einen an der Ventilklappe angeordneten Kurbelarm über eine
Koppelstange anlenkt,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Ventilklappe (31), gegen den Kraftstoffstrom ausge richtet, außermittig gelagert ist und jenseits ihrer Schwenkachse (33) in den Kurbelarm (32) übergeht,
- - daß die Koppelstange (25) im Schwimmer (21) zwischen zwei Anschlägen (26) und (27) mit seitlichem Spiel um einen Resthub längsverschiebbar gelagert ist, und
- - daß sich der Gesamthub des Schwimmers (21) aus dem Resthub und einem Klappenbetätigungshub zusammensetzt, wobei der Klappenbetätigungshub der Hub ist, den der Schwimmer benö tigt, um die Ventilklappe (21) um mindestens 1/5 ihres Schwenkbereiches aus der Offenstellung in den einfließenden Kraftstoffstrom zu bewegen.
2. Vorrichtung zur Füllstandsbegrenzung gemäß Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß zwischen der geschlossenen Ventil
klappe (31) und dem Endbereich des Einfüllstutzens (2) zumin
dest bereichsweise ein Leckagespalt ausgebildet ist.
3. Vorrichtung zur Füllstandsbegrenzung gemäß Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß sich die Schwenkachse (33) der Ven
tilklappe (31) und die Mittellinie der Führung (14) des
Schwimmers (21) windschief kreuzen.
4. Vorrichtung zur Füllstandsbegrenzung gemäß Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß sich die Mittellinie des Endberei
ches des Einfüllstutzens (2) und die Mittellinie der Füh
rung (14) des Schwimmers (21) windschief kreuzen.
5. Vorrichtung zur Füllstandsbegrenzung gemäß Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß der Endbereich des Einfüllstut
zens (2) im Bereich der Ventilklappe (31) einen u-förmigen
Querschnitt hat, in dessen oberer horizontaler Zone die
Schwenkachse (33) der Ventilklappe (31) verläuft.
6. Vorrichtung zur Füllstandsbegrenzung gemäß Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Führung (14) eine nach unten of
fene Büchse ist, die in ihren oberen geschlossenen Bereich
eine Düsenbohrung (15) aufweist.
Priority Applications (5)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19650194A DE19650194C1 (de) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | Vorrichtung zur Füllstandsbegrenzung in einem Kraftstofftank |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=7813558
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19650194A Expired - Fee Related DE19650194C1 (de) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | Vorrichtung zur Füllstandsbegrenzung in einem Kraftstofftank |
Country Status (5)
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GB (1) | GB2320018B (de) |
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