DE69901889T2

DE69901889T2 - Entlüftungsvorrichtung für den kraftstofftank eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE69901889T2
Application number: DE69901889T
Authority: DE
Inventors: Christian Romanek
Original assignee: CIE DE MATERIEL ET D EQUIPEMEN; Compagnie de Materiel et dEquipements Techniques Comet
Current assignee: CIE DE MATERIEL ET D EQUIPEMEN; Compagnie de Materiel et dEquipements Techniques Comet
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2019-03-27
Also published as: EP1064167B1; ES2178404T3; WO1999050087A1; FR2776577A1; FR2776577B1; EP1064167A1; US6530364B1; DE69901889D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für einen Treibstofftank in einem Kraftfahrzeug.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Entlüftungsvorrichtung für einen Treibstofftank in einem Kraftfahrzeug, bei der ein Ventil mit einer Kugel versehen ist, welche in einer Kammer angeordnet ist, in die eine mit dem Tank verbundene, mit einer Achse versehene Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung münden, und bei der eine der Öffnungen im Zentrum einer konkaven Oberseite einer unteren Wand der Kammer mündet, wobei die Kugel auf der konkaven Oberseite derart aufliegt, daß, sobald das Fahrzeug in im wesentlichen horizontaler Stellung stillsteht, die Kugel unter der Wirkung ihres Gewichtes das Zentrum der konkaven Oberseite erreicht und die Öffnung verschließt, während die Kugel unter der Wirkung der beim Anfahren bzw. Rollen des Fahrzeugs erzeugten Schwingungen von der Öffnung entfernt wird und die Entlüftung des Tanks freigibt.
Üblicherweise wird in dieser Art von Vorrichtungen vorgesehen, daß die Oberseite der Innenwand der Kammer z.B. kegelstumpfartig mit vertikaler Achse ist, so daß die Kugel, sobald das Fahrzeug stillsteht, auf den Boden des Kegels fällt, um die Öffnung, die ins Zentrum dieses Kegels mündet, zu verschließen.
Der Spitzenwinkel des Kegels wird von einer gewissen Anzahl von Parametern diktiert, die insbesondere mit der maximalen Neigung des Fahrzeugs im Stillstand und mit der Abmessung der Kugel zusammenhängt, wobei diese Abmessung ihr Gewicht und also das Verschließen des Ventils bedingt, wenn beim Füllen des Tanks in diesem ein Überdruck von Gas auftritt, das nicht durch die Entlüftungsvorrichtung entweichen soll.
Dieser letzte Parameter, der die Abdichtung des Ventils bedingt, wenn das Fahrzeug stillsteht, macht es also zwingend, einen Kompromiß zu finden zwischen dem Durchmesser der Kugel und dem von der Oberseite der Auflagefläche des Ventils gebildeten Spitzenwinkel des Kegel. Um nicht eine Kugel mit zu großem Durchmesser benutzen zu müssen, ist es also erforderlich, eine Auflagefläche zu benutzen, die einen relativ reduzierten Spitzenwinkel aufweist.
Die Benutzung eines solchen reduzierten Winkels hat nun zur Folge, daß die Kugel, sogar wenn das Fahrzeug rollt, im wesentlichen im Zentrum der kegelstumpfartigen bleibt und also den Gaskreislauf durch das Ventil stört.
Die Erfindung hat also zum Gegenstand eine neue Konzeption einer solchen Entlüftungsvorrichtung vorzuschlagen, die es erlaubt, gleichzeitig die Größe und also die Kosten der Kugel zu reduzieren und die es ebenfalls erlaubt, gleichzeitig zwei antagonistische Bedingungen zu erfüllen, die einerseits eine gute Abdichtung des Ventils ist, wenn das Fahrzeug stillsteht und auf der anderen Seite ein freier Gaskreislauf durch dieses Ventil vorliegt, wenn das Fahrzeug rollt.
Mit diesem Ziel schlägt die Erfindung eine Entlüftungsvorrichtung für einen Treibstofftank in einem Kraftfahrzeug vor, bei der ein Ventil mit einer Kugel versehen ist, welche in einer Kammer angeordnet ist, in die eine mit dem Tank verbundene, mit einer Achse versehene Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung münden, und bei der eine der Öffnungen im Zentrum einer konkaven Oberseite einer unteren Wand der Kammer mündet, wobei die Kugel auf der konkaven Oberseite derart aufliegt, daß, sobald das Fahrzeug in im wesentlichen horizontaler Stellung stillsteht, die Kugel unter der Wirkung ihres Gewichtes das Zentrum der konkaven Oberseite erreicht und die Öffnung verschließt, während die Kugel unter der Wirkung der beim Anfahren bzw. Rollen des Fahrzeugs erzeugten Schwingungen von der Öffnung entfernt, wird und die Entlüftung des Tanks freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der oberen konkaven Fläche in Bezug auf die Horizontale um so mehr abnimmt, je weiter man sich von der Achse entfernt.
Nach anderen Kennzeichen der Erfindung:
- verläuft die Neigungsänderung kontinuierlich;
- verläuft die Neigungsänderung diskontinuierlich;
- weist die konkave Oberseite um die zu verschließende Öffnung herum einen ersten ringförmigen, kegelstumpfartigen, zentralen mit einer Achse versehenen und nach oben ausladenden Teil auf, welcher eine Auflagefläche für die Kugel bildet, wenn diese sich in Verschlußstellung befindet, und die konkave Oberfläche weist einen zweiten ringförmigen Peripherieteil auf, welcher den ersten Teil umgibt, ebenfalls kegelstumpfartig ist, eine Achse aufweist und nach oben auslädt und dessen Spitzenwinkel größer als der bei der Auflage ist, so daß dadurch eine schwache Neigung vorliegt;
- weist der Umfangsteil einen Spitzenwinkel in der Größenordnung von 160 Grad auf;
- weist der Umfangsteil einen Spitzenwinkel in der Größenordnung von 145 Grad auf; und
- die Kugel weist einen Durchmesser von ungefähr 12,7 mm auf.
Andere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung erscheinen beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung, für deren Verständnis auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen verwiesen wird, in denen:
Die Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Ventils einer mit der Lehre der Erfindung konformen Entlüftungsvorrichtung ist, welche dargestellt ist, während sich das Fahrzeug im Stillstand befindet;
die Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht ist, die das Ventil darstellt, während das Fahrzeug rollt;
die Fig. 3 eine vergrößerte Detailansicht der Fig. 1 ist, die insbesondere den Unterschied aufgrund der Kegelförmigkeit des Auflageteils in Bezug auf den Umfangsteil des erfindungsgemäßen Ventils darstellt.
Auf bekannte Weise sind die Kraftstofftanks in einem Fahrzeug, wie das z.B. in dem als Basis für die zweiteilige Darstellung des Anspruchs 1 dienende Dokument FR - A - 2.740.402 beschrieben ist, im allgemeinen mit einer Entlüftungsvorrichtung versehen, die insbesondere Entlüftungskanäle aufweist, von denen ein unterer Teil in den Tank mündet und von denen ein oberer Teil zum Beispiel mit einer Auffang- und Filtervorrichtung für Dämpfe verbunden ist. Zwischen den unteren und oberen Teilen der Entlüftungskanäle ist ein Ventil angeordnet.
Die Entlüftungsvorrichtung erlaubt es, das Absinken des Kraftstoffpegels im Tank zu kompensieren, indem es ermöglicht wird, Luft ins Innere des Tanks zu lassen, damit der in ihm herrschende Druck im wesentlichen konstant ist.
Im Gegensatz dazu muß diese Vorrichtung, um jede Verformung des Tanks, die dessen Bruch nach sich ziehen kann, zu vermeiden, ein Ablassen der Gase zulassen, die z.B. wegen einer Temperaturerhöhung komprimiert worden sind.
Es ist auf jeden Fall wünschenswert, daß, wenn das Fahrzeug stillsteht, die im Tank enthaltenen Dämpfe nicht direkt ins Freie entweichen können, sei es durch einfache Verdampfung oder beim Füllen des Tanks, wenn er mit Kraftstoff versorgt wird.
Die Entlüftungsvorrichtung 10, die teilweise in den Figuren dargestellt ist, weist also ein Ventil 12 auf, das es erlaubt, ein solches Verschließen des Entlüftungskreislaufs durchzuführen, wenn das Fahrzeug stillsteht.
Das Ventil 12 weist eine Kammer 14 auf, die mit mindestens einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung 18 versehen ist. Die Eingangsöffnung 16, die in einer unteren, die Kammer 14 begrenzenden horizontalen Wand 19 angeordnet ist, wird von einer zylindrischen über eine Achse A1 verfügende Innenfläche 17 begrenzt und ist z.B. mit dem Kraftstofftank verbunden.
Die Ausgangsöffnung 18 mündet z.B. in eine Seitenwand der Kammer 14 oder in eine obere Wand der Kammer.
Eine Kugel 20 ist im Inneren der Kammer 14 angeordnet, so daß sie sich unter dem Einfluß ihres Gewicht auf der oberen Fläche 22 der unteren Wand 19 der Kammer 14 aufstützt. Konform mit der Lehre der Erfindung weist die obere Seite 22 einen ersten ringförmigen zentralen Teil auf, der kegelstumpfförmig und nach oben ausgeweitet und rotationssymmetrisch zu einer vertikalen Achse A1 ist und in welchen Teil die Öffnung 16 mündet. Der zentrale ringförmige Teil 24 ist dazu bestimmt, eine Auflage für die Kugel 20 zu bilden, wenn das Fahrzeug stillsteht, wie es in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist.
Um die Auflage 24 herum weist die obere Seite 22 einen Umfangsteil 26 auf, der ebenfalls kegelstumpfförmig ist und eine vertikale Achse A1 aufweist, nach oben ausgeweitet ist und auf dem sich die Kugel 20 unter der Einwirkung von durch das Anfahren oder beim Rollen des Fahrzeugs erzeugte Schwingungen bewegt.
Konform mit der Lehre der Erfindung und so, wie es insbesondere aus der Fig. 3 hervorgeht, weist die kegelstumpfförmige Auflage 24 an der Spitze α einen Halbwinkel auf, der unterhalb des Halbwinkels an der Spitze β des Umfangsteils 26 liegt.
So weist die Auflage 24 eine Neigung gegenüber der Horizontalen auf, die größer als die Neigung des Umfangsteils 26 ist.
Die Neigung des Umfangsteils 26 kann relativ schwach gewählt werden. Folglich kann der Winkel β verhältnismäßig groß sein. Die einzige Einschränkung, die den Winkel β bestimmt, ist, daß die Kugel gezwungenermaßen das Zentrum der oberen Seite 22 erreicht, was auch immer die Stellung des Fahrzeugs in Bezug auf die Horizontale sein mag, wenn es stillsteht. So kann man für die kegelstumpfartige Umfangsauflage 26 an der Spitze einen Halbwinkel von ungefähr 80º wählen, d. h. einen Spitzenwinkel von 160º.
Im Gegensatz dazu ist es nicht ausreichend, wenn sich die Kugel 20 in Verschlußstellung befindet und auf der Auflage 24 aufliegt, daß diese in dieser Stellung bleibt. Es ist auch erforderlich, daß die Kugel 20, auch wenn das Fahrzeug geneigt ist, in der Lage ist, einem Überdruck im Tank zu widerstehen, der z.B. darauf zurückgeführt werden kann, daß dieser mit Kraftstoff aufgefüllt wird.
Die Resultierende der Schwerkraftwirkung auf die Kugel ist, wenn das Fahrzeug geneigt ist, nicht mehr koaxial zur Achse A1 der Öffnung 16 und der Auflage 24. So stellt die zum Anheben der Kugel 20 erforderliche Kraft, die durch den Gasdruck auf den unteren Teil der Kugel, die die Öffnung 16 verschließt, ausgeübt wird, nur einen schwachen Prozentsatz des Kugelgewichts dar.
Um das Anheben der Kugel zu vermeiden, hat man also die Wahl zwischen der Verminderung des Halbwinkels an der Spitze der kegelstumpfartigen Auflage 24 und einer Erhöhung des Durchmessers der Kugel. Diese letzte Lösung hat jedoch den Nachteil, die Kosten und die Abmessungen der Kugel zu erhöhen.
Ein guter Kompromiß zwischen diesen beiden Parametern könnte z.B. so sein, daß man eine Kugel mit einem Durchmesser von 12,7 mm und eine kegelstumpfartige Auflage 24 wählt, von der der Halbwinkel an der Spitze ca. 72,5º beträgt, das bedeutet ein Spitzenwinkel von 145º.
Selbstverständlich muß der Durchmesser der Eingangsöffnung 16 unterhalb dem Durchmesser der Kugel 20 liegen, er muß jedoch auch kleiner als der Durchmesser des Kontaktkreises gewählt werden, durch den die Kugel 20 auf der Auflage 24 aufliegt. Der Durchmesser der Öffnung 16 muß also kleiner als der Durchmesser der Kugel 20 multipliziert mit dem Sinus des Halbwinkels an der Spitze der Auflage 24 sein.
Dieser Verjüngungswinkel garantiert einen guten Sitz der Kugel 20 in der Schließstellung, aber sobald die Schwingungen die Kugel 20 zum Umfangsteil 26 verschieben, wird sie nicht zu stark zum Zentrum der oberen Seite 22 geführt.
So kann man dank der neuen Konzeption in zwei Teilen der oberen Seite 22, auf der die Kugel 20 aufliegt, gleichzeitig eine gute Abdichtung des Ventils erhalten, wenn das Fahrzeug stillsteht und das ebenfalls für starke Fahrzeugneigungen und im Gegensatz dazu kann man, wenn die Schwingungen beim Rollen des Fahrzeugs die Kugel 20 zum Umfangsteil 26 verschieben, einen freien Durchlaß des Gases durch das Ventil 12 erreichen.
In dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel gibt es eine Diskontinuität der Neigung zwischen der Auflage 24 und dem Umfangsteil 26. Man kann selbstverständlich vorsehen, daß diese beiden Teile der oberen Seite 22 verbunden werden durch ein Oberflächenelement, so daß die Neigungsänderung entsprechend einem von der Achse A1 herrührenden Radius kontinuierlich vor sich geht.
Ebenso kann man wählen, die zwei Teile 24, 26 nicht in der Form von strikt kegelstumpfartigen Flächen auszuführen. Man wacht auf jeden Fall darüber, daß die Neigung der oberen Fläche global abnimmt, wenn man sich von der Achse A1 in Richtung des Radius entfernt.

Claims

1. Entlüftungsvorrichtung für einen Treibstofftank in einem Kraftfahrzeug, bei der ein Ventil (12) mit einer Kugel (20) versehen ist, welche in einer Kammer (14) angeordnet ist, in die eine mit dem Tank verbundene, eine Achse (A1) aufweisende Eingangsöffnung (16) und eine Ausgangsöffnung (18) münden, und bei der eine der Öffnungen (16) im Zentrum einer konkaven Oberseite (22) einer unteren Wand (19) der Kammer (14) mündet, wobei die Kugel (20) auf der konkaven Oberseite (22) derart aufliegt, daß die Kugel (20), sobald das Fahrzeug in einer im wesentlichen horizontalen Stellung stillsteht, unter der Wirkung ihres Gewichts das Zentrum der konkaven Oberseite (22) erreicht und die Öffnung (16) verschließt, während die Kugel (20) unter der Wirkung der beim Anfahren bzw. Rollen des Fahrzeugs erzeugten Schwingungen von der Öffnung (16) entfernt wird und die Entlüftung des Tanks freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der oberen konkaven Fläche (22) in Bezug auf die Horizontale um so mehr abnimmt, je weiter man sich von der Achse (A1) entfernt.

2. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungsänderung kontinuierlich verläuft.

3. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungsänderung diskontinuierlich verläuft.

4. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Oberseite (22) um die zu verschließende Öffnung herum einen ersten ringförmigen, kegelstumpfartigen, zentralen, eine Achse (A1) aufweisenden und nach oben ausladenden Teil (24) aufweist, welcher eine Auflagefläche für die Kugel (20) bildet, wenn diese sich in Verschlußstellung befindet und dadurch, daß die konkave Oberfläche (22) einen zweiten ringförmigen Umfangsteil (26) aufweist, welcher den ersten Teil (24) umgibt, ebenfalls kegelstumpfartig ist, eine Achse (A1) aufweist und nach oben auslädt, und dessen Spitzenwinkel (β) größer als der (α) bei der Auflage (24) ist, so daß dadurch eine schwache Neigung vorliegt.

5. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsteil (26) einen Spitzenwinkel (β) in der Größenordnung von 160 Grad aufweist.

6. Entlüftungsvorrichtung nach irgendeiner der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (24) einen Spitzenwinkel (α) in der Größenordnung von 145 Grad aufweist.

7. Entlüftungsvorrichtung nach irgendeiner der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (20) einen Durchmesser von ungefähr 12,7 mm aufweist.