DE19952926C2 - Überschlag-Schutzventil für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Überschlag-Schutzventil für Kraftfahrzeuge, das zur Verwendung in einer Kraftstoffdampfrückführungs-Steuerungsvorrichtung für Fahrzeuge ausgebildet ist.

Aus der DE 195 41 885 A1 ist bereits ein Entlüftungsventil für einen Kraft­ stoffbehälter mit einem Ventilsitz und einer, in einer gehäusefesten, trichter­ förmigen Vertiefung angeordneten Kugel als Gewicht, welche zum Bewegen ei­ nes Ventilkörpers aus einer Offenstellung gegen den Ventilsitz bei einer Schräg- oder Überkopflage des Kraftstoffbehälters ausgebildet ist, bekannt. Die elastische Einrichtung in Form einer Zugfeder bewirkt, dass das Ventil im Normalbetriebszustand in einer Offenstellung verbleibt. Im Überschlagsfall bewirkt ein Kugelgewicht gegen die Kraft der Zugfeder das sichere Verschlie­ ßen des Auslassstutzens. Nicht vorgesehen ist beim Entlüftungsventil jedoch die Ausführung eines Zuführstutzens.

Aus der DE 195 30 080 A1 ist ein Überrollventil für Entlüftungsleitungen von Kraftfahrzeug-Brennstofftanks bekannt, welches ein hohles, oben am Brenns­ tofftank angeordnetes Gehäuse aufweist. Desweiteren ist ein fest am Gehäuse angebrachter Anschlussstutzen für eine Entlüftungsleitung vorhanden, wel­ che zu einem Aktivkohlefilter führen kann. Nicht vorgesehen sind ein Zu­ führstutzen und eine elastische Einrichtung zur Bewegung eines Dichtkissens oder Ventilsitzes in der Art, dass der Auslass im Normalbetrieb geöffnet, je­ doch während eines Überschlags verschlossen ist.

Aus der US 5,632,296 A sowie aus der EP 0 900 684 A2 sind Entlüftungsven­ tile bekannt, bei denen Überschlagschutzeinrichtungen mittels Kugelgewich­ ten vorgesehen sind. Jedoch ist in keiner dieser Druckschriften eine elasti­ sche Einrichtung vorhanden, die so in einem Gehäuse angeordnet ist, dass ein Dichtungskissen von der einen Seite eines Auslassstutzens abgehoben sein kann, es jedoch während eines Überschlags den Auslassstutzen ver­ schließt. Ebenfalls ist das am oberen Ende eines Kraftstofftanks zu befesti­ gende, hohle Gehäuse nicht mit einem Zuführstutzen versehen.

Im Allgemeinen ist eine Kraftstoffversorgungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge so aufgebaut, dass sie von einem Kraftstofftank eine geeignete Kraftstoffmen­ ge zuführt, wobei die Vorrichtung mit einer geeigneten Dampfrückführungs- Steuerungsvorrichtung zur Wiederverwendung von im Kraftstofftank entstan­ denem Kraftstoffdampf versehen ist.

Diese Dampfrückführungs-Steuerungsvorrichtung verfügt, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, über einen Kraftstofftank 51, eine darin vorhandene Kraftstoffpumpe 50, ein an der Ober­ seite des Tanks angebrachtes Überschlag-Schutzventil 53, das mit einem Behälter 52 verbunden ist, und ein Fuzzysteue­ rungsventil 54, das zwischen dem Behälter 52 und einem An­ saugstutzen angeordnet ist.

Anders gesagt, wird, wenn im Tank 51 erzeugter Dampf einen vorbestimmten Druck erreicht und diesen überschreitet, das Überschlag-Schutzventil 53 geöffnet, damit Dampf in den Be­ hälter 52 eingeleitet werden kann, wobei das Gas dort durch Aktivkohlekörner läuft, in denen Kraftstoff gesammelt wird, wobei nur Luft in die Atmosphäre ausgelassen wird. Der im Behälter 52 gesammelte Kraftstoff wird in den Saugstutzen eingeleitet, um verbrannt zu werden, wenn das Fuzzysteue­ rungsventil 54 durch den Unterdruck im Ansaugkrümmer geöff­ net wird. Dabei dient das Überschlag-Schutzventil 53 zum Steuern des Dampfs und zum Verhindern eines Ausleckens von Kraftstoff und Dampf, wenn ein Fahrzeug stark geneigt ist oder sich überschlägt.

Das Überschlag-Schutzventil 53 verfügt, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, über ein auf dem Tank 51 angeordnetes Ge­ häuse 57 mit einem Loch 55 an seiner Unterseite und einem Stutzen 56 für Anschluss des Behälters 52, einen Schwimmer 58, der in den Boden des Gehäuses 57 eingesetzt ist, einen Anschlag 59, der im oberen Bereich des Schwimmers 58 liegt, einen Ventilkörper 61, der fest mit dem Gehäuse 57 verbunden ist und mit einer Anzahl von Durchgangslöchern 60 versehen ist, ein Hebeelement 63, das anhebbar im Anschlag 59 ange­ ordnet ist und durch eine Feder 62 gehalten wird, um den Ventilkörper 61 zu versperren, wenn es durch den Schwimmer 58 angehoben ist, und um den Ventilkörper 61 zu öffnen, wenn es mit dem Schwimmer 58 abgesenkt ist, eine auf dem Ventil­ körper 61 vorhandene Kugel 64 sowie eine Stange 65, deren eines Ende mit der Kugel 64 in Kontakt steht und deren ande­ res Ende durch das Hebeelement 63 abgestützt wird, um die Kugel 64 anzuheben.

Nun wird die Funktion dieses Überschlag-Schutzventils be­ schrieben. Wenn der Innendruck im Tank 51 niedrig ist oder der Kraftstoffpegel niedrig ist, ist der Schwimmer 58 am Bo­ den des Gehäuses 57 positioniert und die Kugel 64 drückt die Stange 65 nach unten, wodurch sich das Hebeelement 63 vom Ventilkörper 61 löst.

Da das Gewicht der Kugel 64 größer als die elastische Rück­ stellkraft der Feder 62 ist, geht das Hebeelement 63 nach unten. Wenn der Ventilkörper 61 und das Hebeelement 63 von­ einander getrennt sind, kann Dampf gleichmäßig durch die Durchgangslöcher 60 im Ventilkörper 63 strömen, woraufhin es im Behälter 52 gesammelt wird.

Bei diesen Umständen wird der Schwimmer 58, wenn der Kraft­ stoffpegel ansteigt, da Kraftstoff eingefüllt wird oder sich das Fahrzeug überschlägt, entlang der Kraftstoffoberfläche angehoben, um dabei dafür zu sorgen, dass die Oberseite des Schwimmers 58 das Hebeelement 63 anhebt. Wenn dies der Fall ist, läuft die Stange 65 durch den Ventilkörper 61 und drückt die Kugel 64 weg. Anders gesagt, wird die Kugel 64 weggedrückt, um dafür zu sorgen, dass die Oberfläche des He­ beelements 63 den Ventilkörper 61 versperrt, so dass verhin­ dert wird, dass Kraftstoff oder Gas aus dem Behälter 52 aus­ leckt oder in diesen einströmt.

Jedoch besteht dabei ein Problem dahingehend, dass dann, wenn Dampf oder Kraftstoff an einem Auslecken durch Betäti­ gen des Schwimmers gehindert wird, der plötzlich entlang der Kraftstoffoberfläche ansteigt, wenn Kraftstoff beim Betanken stark in den Tank einströmt, wodurch an der Oberfläche des Kraftstoffs Wellen entstehen, wenn der Kraftstoff nicht sorgfältig eingefüllt wird, wodurch der Schwimmer den Ven­ tilkörper versperrt, so dass es sehr schwierig ist, den i Kraftstoff sorgfältig einzufüllen.

Ferner besteht ein weiteres Problem dahingehend, dass der Aufbau des Überschlag-Schutzventils sehr kompliziert ist, wodurch es schwierig herzustellen ist, und dass es viele be­ wegliche Teile aufweist, wie den Schwimmer, das Hebeelement, die Feder, die Stange, die Kugel und dergleichen, wodurch es viele Quellen für Betriebsmängel gibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überschlag­ Schutzventil für Kraftfahrzeuge mit einfacher Konstruktion zu schaffen, das ein genaues Einfüllen von Kraftstoff ermög­ licht.

Diese Aufgabe ist durch das Überschlag-Schutzventil gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.

Bei einer Ausführungsform ist der Kugelkäfig anhebbar im Ge­ häuse angebracht und so ausgebildet, dass Kraftstoff und Dampf durch ihn hindurchströmen können, wobei der Auslass­ stutzen durch ihn hindurchgeht; an der Bodenfläche des Ku­ gelkäfigs ist ein Kreisbewegungsteil ausgebildet, das eine Kugel aufnimmt, am beweglichen Teil ist ein Abdichtungskis­ sen angebracht, um den Auslassstutzen zu versperren, wenn der Kugelkäfig angehoben ist, und zwischen dem Kugelkäfig und dem Gehäuse ist eine Zugfeder vorhanden, um eine nach oben wirkende elastische Kraft auf den Kugelkäfig auszuüben.

Für ein vollständigeres Verständnis der Art und der Aufgaben der Erfindung ist auf die folgende detaillierte Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen Bezug zu nehmen.

Fig. 1 ist eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines Ausführungsbeispiels eines Über­ schlag-Schutzventils für Kraftfahrzeuge gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht zur Fig. 1;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines Kugelkäfigs in Fig. 2;

Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen einer bekannten Dampfrückführungs-Steuerungsvorrichtung und

Fig. 5 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Überschlag-Schutzventils in Fig. 4.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 verfügt das Überschlag-Schutzventil des Ausführungsbeispiels über ein Gehäuse 2, das am oberen Ende eines Kraftstofftanks 51 zu befestigen ist und mit ei­ nem Zuführstutzen 1 für einzuleitenden Kraftstoffdampf ver­ sehen ist, einen Auslassstutzen 3, der am oberen Ende des Gehäuses 2 befestigt ist und mit einem Behälter 52 zu ver­ binden ist, eine Führung 6, die mit vorbestimmter Länge im Gehäuse 2 ausgebildet ist und mit einem ersten Verbindungs­ loch 4 mit einem Halteflansch 5 am Längsende versehen ist, einen Kugelkäfig 10, der anhebbar in die Führung 6 einge­ setzt ist und mit einem zweiten Verbindungsloch 7 ausgebil­ det ist, durch das der Auslassstutzen 3 greifen kann, und auf dessen Bodenfläche in Form eines halbkreisförmigen be­ weglichen Teils 9 eine Kugel 8 aufgelegt ist, ein Abdich­ tungskissen 11, das auf dem beweglichen Teil 9 angeordnet ist, um den Auslassstutzen 3 zu versperren, wenn der Kugel­ käfig 10 nach oben gedrückt ist und eine Zugfeder 12, die zwischen dem Kugelkäfig 10 und der Führung 6 angeordnet ist, um den ersteren abzustützen.

Insbesondere ist das Längsende des Zuführstutzens 1 unter 45° schräg abgeschnitten, damit er nicht momentan versperrt wird, wenn der Kraftstoff Wellen bildet.

Nun wird die Funktion des so aufgebauten Überschlag-Schutz­ ventils für Kraftfahrzeuge beschrieben.

Das Gewicht der Kugel 8 und des Kugelkäfigs 11 heben die elastische Kraft der Zugfeder 12 auf, wenn das Fahrzeug nicht stark geneigt ist oder sich überschlägt, wodurch der Kugelkäfig 10 unten im Gehäuse 2 verbleibt. Unter diesen Um­ ständen durchläuft der aus dem Kraftstoff ausgasende Dampf, wenn der Kraftstoffspiegel im Tank 51 relativ niedrig ist, das erste und zweite Verbindungsloch 4 und 7 vom Zuführstut­ zen 1 her und wird durch den Auslassstutzen 3 durch den Ku­ gelkäfig 10 hindurch im Behälter 52 gesammelt.

Dabei wird, wenn Kraftstoff in den Tank 51 eingefüllt wird, Dampf in ihm durch den Zuführstutzen 1 und den Auslassstut­ zen 3 ausgelassen, um gleichmäßiges Einfüllen von Kraftstoff zu ermöglichen, wobei dann, wenn der Tank beinahe mit Kraft­ stoff aufgefüllt ist, der Kraftstoffspiegel im Tank 51 die Nähe des Zuführstutzens 1 erreicht.

Wenn der Kraftstoffspiegel die Nähe des Zuführstutzens 1 er­ reicht und dessen Höhe überschreitet, wird er versperrt, wo­ durch kein Dampf aus ihm ausgelassen werden kann. Wenn dabei die Kraftstoffoberfläche kräftige Wellen aufweist, kann der Kraftstoff selbst dann mit dem Zuführstutzen 1 in Kontakt treten, wenn der Tank 51 nicht vollständig gefüllt ist, wo­ bei jedoch der Zuführstutzen 1 nicht versperrt wird, da er an seinem Längsende schräg ausgebildet ist.

Anders gesagt, wird der Zuführstutzen 1 durch Kraftstoffwel­ len nicht versperrt, sondern er wird nur dann versperrt, wenn Kraftstoff genau aufgefüllt ist, wodurch Schwierigkei­ ten hinsichtlich eines gleichmäßigen Einfüllens von Kraft­ stoff, wie beim Stand der Technik, vermieden sind.

Insbesondere ermöglicht der schräge Teil des Zuführstutzens 1 Wellen einer Höhe D, d. h. der Höhe des schrägen Teils des Stutzens, wodurch genaues Einfüllen von Kraftstoff auch dann möglich ist, wenn dieser dabei Wellen bildet.

Ferner neigt sich der Kraftstofftank 51, wenn ein Fahrzeug sehr schräg steht oder sich überschlägt, wodurch auch das an ihm befestigte Gehäuse 2 verkippt wird, wodurch sich der Ku­ gelkäfig 10 schräg stellt. Wenn dies der Fall ist, bewegt sich die in seinem beweglichen Teil 9 aufgenommene Kugel 8 zum Beispiel nach links, wie es in der Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist.

Wenn die Kugel 8 nach links gelaufen ist, wird die im norma­ len Zustand wirkende Schwerkraft F zu einer Kraft F', die nicht entlang der Mittelachse der Zugfeder 12 wirkt, so dass diese Kraft schwächer als die Kraft F der Kraft der Zugfeder entgegenwirkt, wodurch die elastische Kraft der Zugfeder 12 den Kugelkäfig 10 nach oben bewegt. Wenn dies der Fall ist, versperrt das Dichtungskissen 11 den Auslassstutzen 3, um dadurch das Auslecken von Kraftstoff und Dampf zu verhin­ dern.

Dabei ist die Betriebszuverlässigkeit des Überschlag-Schutz­ ventils gegenüber dem Stand der Technik verbessert, da es nur den Kugelkäfig 10 als bewegliches Teil aufweist.

Wie es aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, besteht bei ei­ nem erfindungsgemäßen Überschlag-Schutzventil für Kraftfahr­ zeuge der Vorteil, dass das Ein- und Ausströmen von Dampf bei einem Überschlag bei einfacherer Konstruktion als bisher verhindert werden und eine genauere Steuerung der Dampfrück­ führung möglich ist.

Claims (4)

1. Überschlag-Schutzventil für Kraftfahrzeuge, mit:
einem hohlen Gehäuse (2), das am oberen Ende eines Kraft­ stofftanks (51) zu befestigen ist und mit einem Zuführstut­ zen (1) versehen ist, um Kraftstoffdampf abzusperren;
einem Auslassstutzen (3), der fest am Gehäuse angebracht ist, um mit einem Behälter (52) verbunden zu werden;
einem Kugelkäfig (10), der anhebbar im Gehäuse angebracht ist und mit einem Dichtungskissen (11) versehen ist, um eine Seite des Auslassstutzens zu verschließen, wenn er angehoben ist, und der so ausgebildet ist, dass er Kraftstoff und Dampf durchlässt, wenn er abgesenkt ist; und
einer elastischen Einrichtung (12), die so im Gehäuse an­ geordnet ist, dass das Dichtungskissen von der einen Seite des Auslassstutzens abgehoben sein kann, es jedoch während eines Überschlags den Auslassstutzen verschließt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Einrichtung Folgendes aufweist:
einen gekrümmten, beweglichen Teil (9) am Kugelkäfig (10) mit einer Kugel (8) in ihm, um die Kraftrichtung der Kugel zu ändern, um das Kugelgehäuse abzusenken, wenn sich die Po­ sition der Kugel während eines Überschlags ändert; und
eine zwischen dem Kugelkäfig und dem Gehäuse angeordnete Zugfeder (12) zum Hochziehen des Kugelkäfigs und mit elasti­ scher Kraft zum Wegschieben des Dichtungskissens (11) von der einen Seite des Auslassstutzens (3), wenn sich das Fahr­ zeug nicht überschlägt, und um dafür zu sorgen, dass das Dichtungskissen den Auslassstutzen versperrt, wenn sich das Fahrzeug überschlägt.

3. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsende des Zuführstutzens (1) so ausgebildet ist, dass es schräg zur vertikalen Richtung ver­ läuft.

4. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Kugelgehäuse (10) so ausgebildet ist, dass der Aus­ lassstutzen (3) in es eingreift;
am Boden des Kugelkäfigs ein kreisförmiges, bewegliches Teil (9) ausgebildet ist, um eine Kugel (8) aufzunehmen;
auf dem beweglichen Teil ein Dichtungskissen (11) angeord­ net ist, um den Auslassstutzen zu verschließen, wenn der Ku­ gelkäfig angehoben ist; und
eine Zugfeder (12) zwischen dem Kugelkäfig und dem Gehäuse vorhanden ist, um eine nach oben wirkende elastische Kraft auf das Kugelgehäuse auszuüben.