DE4021218A1 - Tankfuellstutzen fuer einen treibstofftank - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tankfüllstutzen der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Im modernen Automobilbau geht man mehr und mehr dazu über, an das Ende des Tankfüllrohrs einen Tankfüllstut­ zen anzusetzen, welcher mehrere unterschiedliche Funk­ tionen vereinigt. So enthalten derartige Tankfüllstut­ zen im allgemeinen einen selbstschließenden Verschluß, welcher beispielsweise durch eine in Richtung auf einen Dichtsitz vorgespannte, in das Innere des Tankfüllstut­ zens verschwenkbare Verschlußklappe gebildet ist, die durch die Zapfpistole in ihre Offenstellung verschwenkt wird.

Durch die DE 37 21 049 A1 ist bereits ein Tankfüllstut­ zen der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art bekannt. Dieser ist mit einem in Füllrichtung hinter dem Dichtsitz vom Aufsatzstutzen abzweigenden Kanal versehen, in welchem ein durch die verstellbare Ver­ schlußklappe betätigbares Überfüllventil angeordnet ist. Dieses ist bei geschlossener Verschlußklappe offen, so daß infolge einer Erwärmung sich ausdehnender Kraftstoff über diesen Kanal in einen Ausgleichsbehäl­ ter überlaufen kann; das Überfüllventil ist mit der Verschlußklappe gekoppelt, so daß es beim Öffnen der Verschlußklappe geschlossen und ein Überströmen von Kraftstoff in den Ausgleichsbehälter vermieden wird. Diese Lösung ist verhältnismäßig aufwendig, da außer dem Haupttank ein gesonderter Ausgleichsbehälter vorge­ sehen werden muß, der überdies auf nicht näher be­ schriebene Weise mit dem Haupttank verbindbar sein muß, damit der übergelaufene Kraftstoff letztlich wieder in den Haupttank zurücklaufen kann.

Außerdem ist der bekannte Tankfüllstutzen mit einem Überdruckventil versehen, welches bei einem Überdruck im Tank selbsttätig öffnet, so daß ein Druckausgleich stattfinden kann. Dieses Überdruckventil ist an der Verschlußklappe angeordnet, wodurch diese baulich kom­ pliziert, schwer und voluminös wird, so daß sich Schwierigkeiten bei der Unterbringung der Verschluß­ klappe innerhalb des Tankfüllstutzens ergeben können, zumal auch die Lagerung sowie die Rückstellfeder für die Verschlußklappe dem Baugewicht und der Baugröße an­ gepaßt werden müssen. Außerdem besteht die Gefahr, daß das auf der Oberseite der Verschlußklappe mündende Überdruckventil beim Einführen der Zapfpistole durch diese beschädigt wird, was im allgemeinen einen Aus­ tausch des gesamten Tankfüllstutzens erforderlich macht.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktion wird in folgendem gesehen: das von der Verschlußklappe betä­ tigte Überfüllventil ist konstruktionsbedingt un­ mittelbar unterhalb des Dichtsitzes der Verschlußklappe angeordnet, so daß auch der Überlaufpegel unmittelbar unterhalb der Verschlußklappe liegt, was den geltenden Sicherheitsbestimmungen nicht mehr entspricht; es wird vielmehr verlangt, daß der höchstmögliche Füllpegel bei einer normalen Lage des Fahrzeuges um einen bestimmten Betrag unterhalb des Dichtsitzes liegt.

Um ein einwandfreies Nachlaufen des Kraftstoffes aus dem Tank während des normalen Motorbetriebes zu gewähr­ leisten, muß der Tank außerdem mit einem Belüftungsven­ til versehen sein, welches jedoch bei einer bestimmten, vorgegebenen Schräglage des Fahrzeuges, bzw. beim Über­ schlag desselben, automatisch schließen muß, um bei­ spielsweise bei einem Unfall ein gefährliches Auslaufen von Kraftstoff weitgehend zu verhindern. Derartige Lüf­ tungsventile werden im allgemeinen vom Tankhersteller vorgesehen, da man bisher keine Möglichkeit gesehen hat, diese ähnlich wie das Überdruckventil auch noch beispielsweise im Bereich der Absperrklappe unterzu­ bringen. Es sind deshalb im allgemeinen beim Fahrzeug­ hersteller zwei getrennte Montagevorgänge für das Be­ lüftungsventil einerseits und für den Tankfüllstutzen andererseits erforderlich, was bei den großen Serien und kurzen Montagezeiten moderner Kraftfahrzeuge sich zu erheblichen Montagekosten aufsummiert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tankfüllstutzen der im Oberbegriff des Anspruches 1 ge­ nannten Art zu schaffen, welcher bei einfachem Aufbau und sicherer Funktion alle geltenden Betriebs- und Si­ cherheitsforderungen erfüllt und welcher über die Funk­ tionen der bekannten Einrichtung hinaus weitere Funk­ tionen übernehmen kann, so daß Montagevorgänge beim Tankeinbau eingespart werden können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzei­ chen des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Der erste abzweigende Kanal ist nicht mit einem Aus­ gleichsbehälter sondern mit einem im oberen Bereich des Treibstofftanks ausgebildeten Totraum verbunden. Da das Überfüllventil während des Tankens geschlossen ist, bildet sich dann, wenn der Füllstand den unteren Rand dieses Totraumes erreicht, eine Luft- bzw. Gasblase. Wenn die Zapfpistole aus dem Tankfüllstutzen herausge­ zogen wird und die Verschlußklappe sich schließt, öff­ net das Überfüllventil automatisch, so daß das im Tot­ raum gefangene Gas entweichen und Treibstoff nachflie­ ßen kann, wodurch der Füllstand im Tankfüllrohr bis auf den vorgegebenen Betrag unter den Dichtsitz absinkt.

Das Überdruckventil ist nicht an der Verschlußklappe angeordnet, sondern einem zweiten hinter dem Dichtsitz mit dem Aufsatzstutzen verbundenen Kanal zugeordnet. Dadurch wird einerseits die Verschlußklappe baulich sehr vereinfacht, wobei insbesondere die Gefahr ausge­ schlossen wird, daß das Überdruckventil durch die Zapf­ pistole beim Öffnen der Verschlußklappe beschädigt wird; andererseits kann das Überdruckventil unabhängig von den durch die Größe der Absperrklappe vorgegebenen Abmessungen für seine Aufgabe besser ausgelegt werden, so daß auch insoweit eine Verbesserung der Funktionssi­ cherheit und -präzision erzielt werden kann.

Ferner wird in einem dritten, hinter dem Dichtsitz mit dem Aufsatzstutzen verbundenen Kanal ein Belüftungsven­ tii angeordnet, welches bei Normallage des Fahrzeuges offen ist, bei einer bestimmten Schräglage bzw. beim Überschlag jedoch selbsttätig schließt. Dadurch, daß auch die normale Belüftungsfunktion dem Tankfüllstutzen zugeordnet ist, erübrigt sich die Montage eines geson­ derten Belüftungsventils, so daß im wesentlichen alle für den Treibstofftank geforderten Funktionen in einem einzigen Montagearbeitsgang nämlich durch die Montage des des erfindungsgemäßen Tankfüllstutzens, installiert werden können.

Das Belüftungsventil ist für den normalen Motorbetrieb ausgelegt, während das Überdruckventil für den Fall vorgesehen ist, daß sich durch besondere Umstände ein Überdruck im Tank bildet, welcher zu einem Platzen des Tankes führen könnte. Um auch für den Fall Vorsorge zu treffen, daß sich im Tank ein gefährlicher Unterdruck bildet, ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung dem zweiten Kanal zusätzlich ein bei Unterdruck im Treib­ stofftank selbsttätig öffnendes Unterdruckventil zuge­ ordnet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der zweite Kanal und der dritte Kanal von einer gemeinsamen, hinter dem Dichtsitz in den Auf­ satzstutzen mündenden Anschlußleitung abzweigen. Diese Maßnahme ermöglicht einerseits eine kompakte Bauweise, andererseits ein Vormontieren des Überdruckventils, des Unterdruckventils und des Belüftungsventils zu einer einzigen Baugruppe, die wiederum in einem Arbeitsgang mit dem Tankfüllstutzen zusammengebaut werden kann.

Weitere Vorteile sowie Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Zeichnung sowie der Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Tankfüllstutzen mit einer inneren Verschlußklappe, einem Über­ füllventil sowie weiteren Ventilen;

Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Schnittlinie II- II des in Fig. 1 dargestellten Tankfüllstut­ zens;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein anderes Ausfüh­ rungsbeispiel eines Tankfüllstutzens.

Der in Fig. 1 dargestellte Tankfüllstutzen 2 wird mit­ tels einer Schnappverriegelung 4 auf das Ende eines Tankfüllrohres 6 aufgesetzt. Eine andere Befestigungs­ art, beispielsweise mittels Schweißen, ist möglich, wurde jedoch nicht dargestellt.

Der Tankfüllstutzen 2 besteht im wesentlichen aus einem Aufsatzstutzen 8, in welchem verschiedene, im folgenden näher beschriebene Funktionselemente integriert sind.

Im Bereich der äußeren Mündung des Aufsatzstutzens 8 ist ein Kragen 10 eingesetzt, welcher einerseits zur Führung der Zapfpistole 12 und andererseits als Dicht­ sitz für die im Aufsatzstutzen 8 angeordnete Verschluß­ klappe 14 dient. Wie Fig. 1 erkennen läßt, ist der Kra­ gen 10 so ausgebildet, daß die Zapfpistole 12 im einge­ führten Zustand eine Schwenkung um einen bestimmten Winkel ausführen kann, die ein Einführen der Zapfpisto­ le sowie ein anschließendes Verhaken eines an der Zapf­ pistole ausgebildeten Haltewulstes hinter einem an der Mündung des Aufsatzstutzens 8 ausgebildeten Randvor­ sprung 18 erlaubt.

Die Verschlußklappe 14 ist um eine quer zur Längsachse des Aufsatzstutzens 8 stehende Schwenkachse 20 zwischen der mit starken Linien dargestellten Schließstellung und der mit schwachen Linien dargestellten Offenstel­ lung verschwenkbar. In der Schließstellung liegt die Verschlußklappe 14 dichtend am unteren Mündungsrand des Kragens 10 an. Sie wird durch eine Zugfeder 22, die einerseits an einem an der Verschlußklappe 14 ausgebil­ deten Arm 24 und andererseits an einem im Aufsatzstut­ zen 8 angeordneten Befestigungshaken 26 eingehängt ist, in Anlage am unteren Mündungsrand des Kragens 10 gehal­ ten. Die Zugfeder 22, die Hebellänge des Armes 24 usw. sind so ausgelegt, daß die Verschlußklappe 14 einer­ seits dicht am Dichtsitz anliegt, andererseits aber durch die Zapfpistole 12 aus der Schließstellung in die Offenstellung verstellt werden kann.

In Einfüllrichtung hinter dem Dichtsitz 28 zweigt vom Aufsatzstutzen 8 ein durch einen Rohransatz 30 gebilde­ ter Kanal 31 ab, in welchem ein Tellerventil 32 ange­ ordnet ist. Im Rohransatz 30 ist ein Ventilsitz 34 aus­ gebildet, auf welchem das Tellerventil 32 in seiner Schließstellung aufsitzt. Das Tellerventil 32 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 36, die dieses Tel­ lerventil in Richtung auf den Ventilsitz 34 vorspannt. Der Rohransatz 30, das Tellerventil 32 und der Ventil­ sitz 34 bilden das Überfüllventil 38.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, hat das Tellerventil 32 einen zum Inneren des Aufsatzstutzens 8 stehenden Ventil­ schaft 40, welcher mit dem an der Verschlußklappe 14 angeordneten Arm 24 in Wirkverbindung steht. Bei der in Fig. 1 mit starken Linien gezeichneten Schließstellung der Verschlußklappe 14 wird der Ventilschaft 40 seit­ lich ausgelenkt, so daß der Ventilteller 32 vom Ventil­ sitz 34 abgehoben und das Ventil geöffnet wird. Bei der mit dünnen Linien gezeichneten Offenstellung der Ver­ schlußklappe ist der Arm 24 außer Eingriff mit dem Ven­ tilschaft 40, so daß dieses schließend auf dem Ventil­ sitz 34 aufsitzt und das Überfüllventil 38 geschlossen ist.

Der den vom Aufsatzstutzen 8 abzweigenden Kanal bilden­ de Rohransatz 30 wird, wie nicht näher dargestellt ist, über eine Leitung mit einem im oberen Bereich des Treibstofftankes ausgebildeten Totraum verbunden, in welchem sich beim Füllen des Treibstofftankes eine Luft- bzw. Gasblase bildet, die in dem Totraum gefangen ist, solange das Überfüll-Ventil 38 beim Tanken ge­ schlossen ist. Nach dem Tankvorgang wird die Zapfpisto­ le aus dem Aufsatzstutzen 8 herausgezogen, wobei sich die Verschlußklappe 14 unter der Wirkung der Feder 22 schließt und mit dem Arm 24 das Überfüllventil 38 öff­ net, so daß die im Totraum gefangene Gasblase entwei­ chen und Treibstoff nachströmen kann; dadurch sinkt der Treibstoff im Aufsatzstutzen 8 bzw. im Füllrohr 6 bis auf einen Füllpegel ab, welcher deutlich unterhalb des Dichtsitzes 28 liegt.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, sind dem Aufsatzstutzen 8 weitere Ventilanordnungen 42 und 44 zugeordnet, die an­ hand der Fig. 2 näher beschrieben werden. Diese beiden Ventilanordnungen 42 und 44 steuern Kanäle, die mit dem Inneren des Aufsatzstutzens 8 ebenfalls in Füllrichtung hinter dem Dichtsitz 28 über eine Einmündung 46 verbun­ den sind.

Fig. 2 zeigt den Tankfüllstutzen 2 der Fig. 1 in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles 48, wobei der Bereich der Ventilanordnungen 42, 44 entsprechend der Schnitt­ linie II-II geschnitten ist. In den Aufsatzstutzen 8 mündet über die Mündung 46 eine Anschlußleitung 50, deren freies, vom Aufsatzstutzen 8 fortweisendes Ende durch einen Stopfen verschlossen ist. Von der Anschluß­ leitung 50 zweigt ein Kanal 52 ab, in welchem ein Über­ druckventil 54 sowie ein Unterdruckventil 56 angeordnet sind. Das Überdruckventil 54 und das Unterdruckventil 56 sind zu einem Gerät kombiniert. Das Überdruckventil 54 ist im wesentlichen als Tellerventil 58 ausgebildet, welches durch eine Feder 60 in Anlage an einem Ventil­ sitz 62 gehalten wird. Die Feder 60 ist so ausgelegt, daß das Tellerventil 58 bei einem bestimmten vorgegebe­ nen Überdruck im Tank abhebt und einen Druckausgleich erlaubt.

Das Unterdruckventil 56 ist ebenfalls als Tellerventil 64 ausgebildet, welches durch eine Feder 66 in Anlage an einem Ventilsitz 68 gehalten wird, welcher durch den Rand einer im ersten Tellerventil 58 ausgebildeten zen­ trischen Öffnung 70 gebildet wird. Die Feder 66 ist so ausgelegt, daß bei einem bestimmten vorgegebenen Unter­ druck im Tank das Tellerventil 64 abhebt und einen Druckausgleich zur Atmosphäre erlaubt.

Von der Anschlußleitung 50 zweigt ein weiterer Kanal 72 ab, in welchem ein als ganzes mit 74 bezeichnetes Be­ lüftungsventil angeordnet ist. Dieses umfaßt einen Ven­ tilkörper 76, welcher mit einem zentrischen Ventilsitz 78 zusammenwirkt. Im Normalfall, das heißt bei normaler Lage des Fahrzeuges, ist der Ventilkörper 76 vom Ven­ tilsitz 78 abgehoben, so daß der Tank über die An­ schlußleitung 50 ständig belüftet wird. Der Ventilkör­ per 76 ist mit einem Käfig 80 verbunden, in welchem eine als Kugel ausgebildete Betätigungsmasse 82 frei beweglich aufgenommen ist. Der Käfigboden weist nach oben auswärts verlaufende Auflagerampen 84 auf, auf denen die Kugel 82 aufliegt. Bei einer bestimmten Schräglage des Fahrzeuges rollt die Kugel 82 entlang den Auflagerampen und stößt an die Oberseite des Käfigs 80, wodurch der Ventilkörper 76 an den Ventilsitz 78 angelegt und das Ventil geschlossen wird. Dadurch wird gewährleistet, daß bei einer bestimmten Schräglage bzw. beim Überschlag des Fahrzeuges ein Auslaufen von Kraft­ stoff über das Belüftungsventil 74 vermieden wird. Das Belüftungsventil 74 ist über eine nicht dargestellte Anschlußleitung mit einem Aktivkohlefilter verbunden, welcher die umweltschädlichen Gasanteile bindet.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, die im Prinzip der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtung entspricht. Die folgende Beschreibung bezieht sich deshalb nur auf einige wesentliche Unterschiede zu dem zuvor beschrie­ benen Ausführungsbeispiel.

Die Verschlußklappe 114 ist etwa tellerartig ausgebil­ det. Sie ist um eine quer zur Achse des Aufsatzstutzens 108 stehende Schwenkachse 120 schwenkbar im Inneren des Aufsatzstutzens 108 gelagert. Eine koaxial zur Schwenk­ achse 120 angeordnete Feder 122 drückt die Verschluß­ klappe 14 in ihre Schließstellung, bei der sie an einem Dichtsitz 128 anliegt. Ein von der Verschlußklappe 114 abstehender Armfortsatz 124 ist in der anhand der Fig. 1 beschriebenen Weise in Wirkverbindung mit dem Ventil­ schaft 140 des Überfüllventils 138, welches eine zu einem Totraum des Tanks führende Leitung 139 bei ge­ schlossener Verschlußklappe 14 freigibt und bei geöff­ neter Verschlußklappe 114 absperrt, wie bereits be­ schrieben wurde. Eine ein kombiniertes Über­ druck/Unterdruckventil bildende Ventilanordnung 144 sowie eine ein Belüftungsventil darstellende Ventilan­ ordnung 142 sind in von einer Anschlußleitung 150 ab­ zweigenden Kanälen 152 bzw. 172 angeordnet. Die An­ schlußleitung 150 ist mit den Ventilanordnungen 142 und 144 zu einer vormontierten Baueinheit zusammengefaßt, die in ein am Aufsatzstutzen 108 einstückig ausgebilde­ ten Träger 109 eingesetzt wird.

Claims (8)

1. Tankfüllstutzen für einen Treibstofftank, umfas­ send einen mit einem Trankfüllrohr verbindbaren Aufsatzstutzen mit einer innen angeordneten, zwi­ schen einer an einem Dichtsitz anliegenden Schließstellung und einer vom Dichtsitz abgehobe­ nen Offenstellung verstellbar gelagerten Ver­ schlußklappe und mit einem in Füllrichtung hinter dem Dichtsitz vom Aufsatzstutzen abzweigenden Kanal, in welchem ein durch die verstellbare Ver­ schlußklappe betätigbares Überfüll-Ventil angeord­ net ist, welches beim Öffnen der Verschlußklappe geschlossen wird, sowie umfassend ein selbsttätig öffnendes Überdruckventil, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der abzweigende Kanal (31) mit einem im oberen Bereich des Treibstofftanks ausgebilde­ ten Totraum verbunden ist,
• - daß das Überdruckventil (54) einem zweiten hin­ ter dem Dichtsitz (28) mit dem Aufsatzstutzen (8) verbundenen Kanal (52) zugeordnet ist,
• - und daß in einem dritten hinter dem Dichtsitz (28) mit dem Aufsatzstutzen (8) verbundenen Kanal (72) ein bei Normallage des Fahrzeuges offenes, bei einer bestimmten Schräglage selbsttätig schließendes Belüftungsventil (74) angeordnet ist.

2. Tankfüllstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem zweiten Kanal (52) zusätzlich ein bei Unterdruck im Treibstofftank selbsttätig öffnendes Unterdruckventil (56) zugeordnet ist.

3. Tankfüllstutzen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kanal (52) und der dritte Kanal (72) von einer gemeinsamen, hinter dem Dichtsitz (28) in den Aufsatzstutzen (8) mün­ denden Anschlußleitung (50) abzweigen.

4. Tankfüllstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überfüllventil (38) als federbelastetes Tellerventil (32) mit einem zum Inneren des Aufsatzstutzens (8) stehen­ den Ventilschaft (40) ausgebildet ist, welcher mit einem an der Verschlußklappe (14) angeordneten Be­ tätigungsarm (24) in Wirkverbindung steht.

5. Tankfüllstutzen nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Tellerventil (32) durch eine Feder (36) in seine Schließstellung verstellt wird und daß beim Schließen der Verschlußklappe (14) über den Betätigungsarm (24) der Ventilschaft (40) seitlich ausgelenkt und das Tellerventil (32) gegen die Kraft der Feder (36) einseitig von seinem Ventilsitz (34) abgehoben wird.

6. Tankfüllstutzen nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (54) und das Unterdruckventil (56) als konzen­ trisch angeordnete Tellerventile (58, 64) ausge­ bildet sind, wobei der im Durchmesser größere Überdruckventilteller (58) eine zentrische Öffnung (70) hat, die als Ventilsitz (68) für den im Durchmesser kleineren Unterdruckventilteller (64) dient.

7. Tankfüllstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsventil (74) als schwerkraftbetätigtes Ventil ausgebildet ist, wobei der Belüftungsventilkörper (76) mit einem Käfig (80) verbunden ist, in welchem eine Betätigungsmasse (82) frei beweglich angeordnet ist.

8. Tankfüllstutzen nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Käfig (80) am Käfigboden schräg nach oben auswärts verlaufende Auflagerampen (84) aufweist, auf denen eine als Betätigungsmasse (28) dienende Kugel frei aufliegt.