Roll-over valve for vehicle fuel tank is operated by ball which can roll freely in housing with funnel-shaped base

[0001] Die Erfindung betrifft ein Roll-Over-Ventil für einen Kraftstoffvorratsbehälter einerVerbrennungskraftmaschine, welches ein Ventilgehäuse mit einer Entlüftungsöffnung aufweist, anwelcher ein Ventilsitz angeordnet ist, der in Wirkverbindung mit einem Ventilschließglied steht,welches an einem Ventilkörper angeordnet ist und durch eine Kugel betätigt wird, die in trichterförmig ausgebildetenWänden eines Gehäuseunterteils angeordnet ist, wobei die Wände einen Winkel zu einer senkrechtzu einer Mittelachse des Ventilkörpers liegenden Ebene einschließen.

Stand der Technik


[0002] Solche Roll-Over-Ventile sind hinlänglich bekannt und werden beispielsweise in der OffenlegungsschriftDE 197 05 440 A1 beschrieben. Das hier beschriebene Roll-Over-Ventil ist an der Oberseite einesKraftstoffvorratsbehälters angeordnet und weist ein Gehäuse auf, in dem sich Ventileinbautenbefinden, die ein eine Entlüftungsöffnung verschließendes bzw. freigebendes Schließelement undeine das Schließelement betätigende Kugel umfassen, welche in einem trichterförmigen Lager liegt.
[0003] Diese Roll-Over-Ventile haben die Aufgabe, bei einem Unfall mit starker Schräglage oderÜberschlag zu verhindern, daß Kraftstoff aus dem Tank ausläuft. Gleichzeitig müssen sie dieTankbe- und -entlüftung sicherstellen, so daß vorhandener Kraftstoffdampf aus dem Kraftstoffvorratsbehälterin ausreichender Menge nach außen zum Aktivkohlefilter geleitet werden muß, um einen Überdruck imKraftstoffvorratsbehälter zu verhindern. Umgekehrt muß bei Entnahme des Kraftstoffs Luft inden Tank nachgesaugt werden können, damit kein unzulässiger Unterdruck im Kraftstoffvorratsbehälterentsteht. Bei Normalbetrieb eines Kraftfahrzeugs bieten die üblichen Roll-Over-Ventile eineausreichende Funktionssicherheit. Bei Extremfahrten jedoch, also bei einer Kombination aus steilerBerg- und Talfahrt oder abrupten Brems- oder Beschleunigungsmanövern bzw. schneller Kurvenfahrtwurde das richtige Maß zwischen Verschließen und Öffnen des Ventils noch nicht gefunden. Schließtdas Ventil zu früh und zu lange kann Dampf nicht in ausreichender Menge den Kraftstoffvorratsbehälterverlassen und es kommt bei großem Dampfanfall zu Sicherheitsproblemen in Form von Tankverformungen odereinem Sicherheitsabblasen von Dampf und flüssigem Kraftstoff ins Freie, was zu einer Entzündungsgefahr undUmweltverseuchung führt. Andererseits kann bei zu spät und zu kurz schließendem Ventil flüssiger Kraftstoffbei einem hohen Füllstand im Kraftstoffvorratsbehälter zum Aktivkohlefilter austreten und diesesüberlasten.

Aufgabenstellung


[0004] Somit ergibt sich die Aufgabe, ein Roll-Over-Ventil zu entwickeln, welches einen Druckausgleichim Kraftstoffvorratsbehälter durch eine ausreichende Öffnungszeit des Ventils sicherstellt undgleichzeitig ein Ausströmen flüssigen Kraftstoffs sicher verhindert.
[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Winkel zwischen der trichterförmig ausgebildetenWandfläche des Gehäuseunterteils, über welche die Kugel rollt und so das Ventil betätigt, undder Winkel zu einer senkrecht zu einer Mittelachse des Ventilkörpers liegenden Ebene zwischen 25°und 27° liegt.
[0006] Es hat sich herausgestellt, daß in diesem Bereich, die Funktionsfähigkeit des Roll-Over-Ventilsdahingehend optimiert wird, daß ein Druckausgleich im Kraftstoffvorratsbehälter sichergestelltist und ein Austritt von Kraftstoff auch bei Extremfahrten verhindert wird. Auch zusätzliche Vertikalbeschleunigungendurch Schlaglöcher oder Bodenwellen beeinträchtigen die sichere Funktion des Ventils nicht.
[0007] Eine weitergehende Optimierung dieser Ausführung erfolgt, indem die Gasführung über Durchtrittsöffnungen imVentilgehäuse erfolgt und diese Durchtrittsöffnungen im Bereich der höchsten Stelle eines Kraftstoffvorratsbehälterangeordnet sind und eine direkte steigende Verbindung zum Ventilsitz bzw. zur Entlüftungsöffnungbesteht. Hierdurch wird sichergestellt, daß auch bei relativ flachem Trichterwinkel eine ausreichendeTankent- und -belüftung stattfindet, da die Gasführung zur Entlüftungsöffnung optimiert istund auch sehr dünne Gasfilme bei gefülltem Tank, die am höchsten Punkt im Tank angeordnet sind,bei Wiederöffnung des Roll-Over Ventils direkt ohne Umweg durch den flüssigen Kraftstoff zurEntlüftungsöffnung gelangen können.
[0008] In einer weiterführenden Ausführungsform weist der Ventilkörper im Bereich des Ventilschließgliedes und/oderim gegenüberliegenden endseitigen Bereich des Ventilkörpers im wesentlichen zylinderförmige Absätze auf,die in Wirkverbindung mit der Entlüftungsöffnung und/oder einer Durchtrittsöffnung oder einerzylinderförmigen Aussparung eines Gehäuseunterteils stehen, um eine Geradführung des Ventilkörpers imGehäuse sicherzustellen. Hierdurch wird der Ventilschließkörper sicher an den Ventilsitz geführt,so daß kein Verkanten zwischen Ventilsitz und Ventilschließkörper stattfinden kann. Sie verhindertsomit sowohl im geschlossenen als auch im geöffneten Zustand des Ventils Kippbewegungen desVentilkörpers relativ zum Gehäuse und somit ungewollte Schrägstellungen des Ventilsitzes gegenüberdem Ventilkörper infolge beispielsweise überlagerter stoßartiger Querbeschleunigungen.
[0009] Optimalerweise sind diese Absätze in ihrem von einer Mittelachse des Ventils wegweisendenBereich als sternförmig angeordnete Rippen ausgebildet, wodurch die Führung des Ventilkörperssichergestellt ist, andererseits jedoch die Berührungsflächen zwischen diesem Fortsatz und derEntlüftungsöffnung sehr gering gehalten werden, so daß ein Verkleben verhindert wird. Des weiterenwird durch diese Ausführung der mögliche durch die Entlüftungsöffnung strömende Gasstrom erhöht.
[0010] Zusammenfassend ist mit diesem Roll-Over-Ventil eine Ausführung geschaffen, die die Funktionstüchtigkeit desVentils optimiert und mögliche auftretende Fehlstellungen minimiert und dadurch einen hohenzusätzlichen Beitrag zur Sicherheit und zur Umweltschonung leistet.

Ausführungsbeispiel


[0011] Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
[0012] Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Roll-Over-Ventil in geschnittener Darstellung in Seitenansicht.
[0013] Fig. 2 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Roll-Over-Ventils ingeschnittener Darstellung in Seitenansicht.
[0014] Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Roll-Over-Ventil besteht aus einem vierteiligenGehäuse 1, einem Ventilkörper 2 und dem Ventilbetätigungsorgan in Form einer Kugel 3. Im einzelnenbesteht das Gehäuse aus einem Gehäuseunterteil 4, welches gleichzeitig im Innern des Ventilseine trichterförmige Wand 5 aufweist, auf welcher die Kugel 3 beweglich rollend angeordnet ist. Diesetrichterförmige Wand 5 schließt mit einer senkrecht zu einer Mittelachse M liegenden Ebene einen Winkelvon ca. 25° ein. In einem Gehäusezwischenstück 6 befinden sich an seiner höchsten Stelle, alsodirekt unterhalb eines Deckels eines Tankes Durchtrittsöffnungen 7. Das Zwischenstück 6 ist festmit einem Flanschteil 8 des Gehäuses 1 verbunden, über welches das Ventil am Tank befestigtwird. Auf diesem Flanschteil 8 ist ein Gehäuseoberteil 9 angeordnet, welches einen Ventilsitz10 und eine Entlüftungsöffnung 11 koaxial zur Ventilmittelachse M aufweist, so daß über dieDurchtrittsöffnungen im Gehäusezwischenstück 6 eine fluidische Verbindung zwischen dem Tankund einem nicht dargestellten Aktivkohlefilter, der in Strömungsrichtung hinter einer rohrförmigen Verbindungsleitung12 angeordnet ist, herstellbar ist. Der hier dargestellte kegelstumpfförmige Ventilsitz 10 steht inWirkverbindung mit einem ebenfalls koaxial zu Mittelachse M angeordneten Ventilschließglied13, welches an seinem Ende kegelstumpfförmig ausgebildet und Teil des Ventilkörpers 2 ist. Daskegelförmige Ventilschließglied 13 ist auf einem zylinderförmigen Absatz 14 angeordnet, aufdessen Mantelfläche sternförmig von seiner Mittelachse wegweisende Rippen 15 angeordnet sind, dieden Ventilschließkörper 13 in einer zylinderförmigen Aussparung 16, die an den Ventilsitz 10anschließt, im Gehäuseoberteil 9 führen und damit eine Geradführung des Ventilschließgliedes13 gegenüber dem Ventilsitz 10 sicherstellen. Das Ventilschließglied 13 und der zylinderförmige Absatz14 sind auf einer Ventilkörperplatte 17 angeordnet und sind mit dieser einstückig ausgebildet.An zwei gegenüberliegenden Enden der Ventilkörperplatte 17 befinden sich zwei Bügel 18, dieim Bereich des Gehäuseunterteils 4, welches in seiner Mitte einen Spalt zur Aufnahme der Bügel18 aufweist, zusammengeführt werden und so eine Art Käfig für die zwischen der Ventilkörperplatte17 und den Bügeln 18 liegenden Kugel 3 bilden. Diese Ausführung des Käfigs ist in Fig. 2 zuerkennen. Im Bereich der Mittelachse M ist an den wieder zusammengeführten Bügel 18 ein zweiterzylinderförmiger Absatz 19 angeordnet, der wie der erste zylinderförmige Absatz 14 über Rippen20 verfügt und in einer Durchtrittsöffnung 21 oder einer zylinderförmigen Aussparung 22 im Gehäuseunterteil4 angeordnet ist. Dadurch wird eine Geradführung des Käfigs im Ventilgehäuse 1 sichergestellt. Desweiteren steht dieser untere Teil des Käfigs in Wirkverbindung mit der Kugel 3, so daß der Ventilschließkörper13 nicht nur durch die Schwerkraft des Käfigs vom Ventilsitz 10 abgehoben wird, sondern auchdurch die Schwerkraft der Kugel 3, wenn sie bei zuvor geschlossenem Ventil die trichterförmige Wand5 hinunterrollt, und dann auf den Absatz 19 der Bügel 18 wirkt. Die in Fig. 1 dargestellte Versionmit der Durchtrittsöffnung 21 im Gehäuseunterteil 4 erlaubt gegenüber der zylindrischen Aussparung22 in Fig. 2, ein Abfließen des in das Ventilgehäuse 1 einlaufenden Kraftstoffs an der tiefstenStelle des Ventilgehäuses.
[0015] Wie in Fig. 2 ersichtlich, ist das Gehäuse 1 hier zweiteilig ausgeführt sein, so daßlediglich ein Gehäuseoberteil 9 und ein Gehäuseunterteil 23 vorhanden sind, wobei das Gehäuseunterteil23 sowohl das Gehäuseunterteil 4 als auch das Zwischenstück 6 und den Flanschteil 8 der in Fig. 1dargestellten Version enthält. Des weiteren ist zu erkennen, daß die Durchtrittsöffnungen 7'nicht wie in Fig. 1 als Bohrungen ausgeführt sind, sondern das Gehäuseunterteil 23 einen parallelzur Mittelachse M verlaufenden Spalt im Gehäuseunterteil aufweist, durch den das Gas in senkrechtaufsteigender Richtung strömen kann.
[0016] Mit diesen erfindungsgemäßen Ausführungen liegen Konstruktionen vor, die durch den optimiertenTrichterwinkel und die optimierte Gasführung sowohl einen unerwünschten Austritt des flüssigenKraftstoffs verhindern als auch eine ausreichende Be- und Entlüftung des Tankes sicherstellen.Des weiteren wird die Funktionstüchtigkeit des Ventils durch ein Verhindern eines Kippens desVentilkörpers im Ventilgehäuse sichergestellt.
[0017] Veränderungen bezüglich der Größe und Beschaffenheit des Ventilkörpers, also der innerenEinbauten bzw. der Form des Ventilgehäuses, haben keine Auswirkung auf den Schutzbereich derErfindung.