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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Kraftfahrzeug-Kraftstoffbehälter mit einer darin montierbaren Ventilvorrichtung und insbesondere ein Befestigungssystem zur Befestigung der Ventilvorrichtung in dem Kraftstoffbehälter.
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Heutige Standards im Kraftfahrzeugbereich erfordern, dass Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs eine Reihe von Anforderungen erfüllen, u. a. müssen sie undurchlässig oder können bis zu einer bestimmten zulässigen Höchstgrenze für Benzindämpfe durchlässig sein. Um diese Anforderungen zu erfüllen, sind unterschiedliche Herstellungsverfahren für Kraftstoffbehälter entwickelt worden, darunter das Extrusionsblasen eines mehrschichtigen Materials, das eine EVOH-Zwischenschicht (Ethyl-Vinyl-Alkohol), die als Sperrschicht wirkt, und ein Paar äußerer HDPE-Schichten (Polyethylen hoher Dichte) umfasst.
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Es besteht nicht nur ein Bedarf, die Durchlässigkeit durch die Wände des Kraftstoffbehälters zu begrenzen, sondern auch die Durchlässigkeit aufgrund der Befestigung der Ventilvorrichtungen, wie z. B. Absperr- oder Entlüftungsventilen, an dem Behälter zu begrenzen, die für den einwandfreien Betrieb der Kraftstoffversorgungsanlage notwendig sind. Zu diesem Zweck werden gegenwärtig zwei unterschiedliche Methoden angewandt. Die erste beruht auf der Positionierung und Befestigung der Ventilvorrichtungen innerhalb des Behälters durch Einrasten der Ventilvorrichtungen oder vielmehr der Stützelemente, die diese Vorrichtungen stützen, wobei sich von der Oberwand des Behälters Reliefteile abwärts erstrecken. Diese Methode wird üblicherweise für die Herstellung von Kraftstoffbehältern für den US-amerikanischen Markt angewandt, wo die gegenwärtigen Normen Durchlässigkeitsgrenzen vorschreiben, die deutlich niedriger sind als beispielsweise die von den europäischen Normen vorgeschriebenen.
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Eine zweite Methode besteht darin, die Ventilvorrichtungen mithilfe der Öffnungen in der Oberwand des Behälters in dem Behälter zu befestigen und die gelochten Bereiche mit „Flicken” eines mehrschichtigen Materials, eine EVOH-Schicht umfasst, zu bedecken. Wie oben erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung die Befestigung einer Ventilvorrichtung innerhalb des Behälters.
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Ein Kraftfahrzeug-Kraftstoffbehälter mit einer darin montierbaren Ventilvorrichtung ist zum Beispiel aus der Norm
EP 0 875 411 bekannt. Gemäß dieser bekannten Lösung wird die Innenseite des Behälters mit einem Paar Gleitführungen versehen, die durch die Wand des Behälters selbst geformt und parallel zueinander ausgerichtet sind, so dass eine Ventilvorrichtung in dem Behälter befestigt werden kann; zu diesem Zweck ist die Ventilvorrichtung mit einem Paar elastisch verformbarer Laschen versehen, die jeweils dazu bestimmt sind, mit einer entsprechenden Gleitführung wirkverbunden zu werden. Der Eingriff der elastisch verformbaren Laschen der Ventilvorrichtung in die Gleitführungen des Behälters verhindert jede relative Bewegung der Ventilvorrichtung relativ zu dem Behälter, ausgenommen das Gleiten entlang den Führungen. Ein Nachteil dieser bekannten Lösung ist der freie Raum, der benötigt wird, um die Ventilvorrichtung zu befestigen, da dieser freie Raum mindestens der Gesamtabmessung der Ventilvorrichtung in der Gleitrichtung entsprechen muss, damit die elastisch verformbaren Laschen relativ zu den Gleitführungen ausgerichtet werden können und somit durch Drücken mit der gesamten Ventilvorrichtung entlang den Gleitführungen gleiten.
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Ein weiteres Beispiel eines Kraftfahrzeug-Kraftstoffbehälters mit einer darin montierbaren Ventilvorrichtung ist aus der Norm
EP 1 147 934 bekannt, die alle Merkmale offenlegt, die in der Einleitung des unabhängigen Anspruchs 1 aufgeführt sind. Gemäß diesem weiteren bekannten Beispiel umfasst der Behälter einen Hohlkörper, der einen Reliefteil bildet, welcher in das Innere des Hohlkörpers hineinragt, und eine Ventilvorrichtung, die mit dem Hohlkörper mittels eines Zwischenelements verbunden ist, das einen elastisch verformbaren Teil aufweist, der aufgrund seiner elastischen Verformbarkeit für den Eingriff mit dem Reliefteil bestimmt ist, so dass das Zwischenelement zusammen mit der Ventilvorrichtung an dem Hohlkörper fixiert ist. Die Ventilvorrichtung und das Zwischenelement sind so gestaltet, dass, wenn die Ventilvorrichtung mittels des Zwischenelements an dem Hohlkörper befestigt wird, der elastisch verformbare Teil des Zwischenelements sich nicht von dem Reliefteil lösen kann. Gemäß dieser bekannten Lösung erfordert die Befestigung der Ventilvorrichtung innerhalb des Behälters, dass der elastisch verformbare Teil für den Eingriff mit dem Reliefteil elastisch verformt wird, wozu ein Spezialwerkzeug benötigt wird. Dies erschwert das Befestigen der Ventilvorrichtung in dem Behälter. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Lösung liegt darin, dass es unmöglich ist die Ventilvorrichtung zu entfernen, nachdem sie in dem Behälter befestigt worden ist.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft daher die Bereitstellung eines Kraftfahrzeug-Kraftstoffbehälters mit einer darin montierbaren Ventilvorrichtung, der nicht die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik aufweist.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere die Bereitstellung eines Kraftfahrzeug-Kraftstoffbehälters, der es ermöglicht, die Ventilvorrichtung einfach in dem Behälter zu montieren. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Kraftfahrzeug-Kraftstoffbehälters, der es ermöglicht, die Ventilvorrichtung, falls nötig, aus dem Behälter zu entfernen.
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Diese und andere Aspekte werden gemäß der Erfindung mittels eines Kraftfahrzeug-Kraftstoffbehälters, der die in den angehängten Ansprüchen aufgeführten Merkmale aufweist, vollständig ermöglicht, wobei der Inhalt der Ansprüche ein wesentlicher und ergänzender Teil der folgenden Beschreibung ist.
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Die Erfindung beruht auf der Idee, zur Befestigung der Ventilvorrichtung in dem Behälter ein Stützelement zu verwenden, das dazu bestimmt ist, die Ventilvorrichtung abzustützen, und das an der Oberwand des Behälters, vorzugsweise in einer lösbaren Weise, befestigt wird, wobei das Stützelement mit mindestens einem ersten starren Kupplungszahn versehen ist, der für den Eingriff in mindestens eine erste hinterschnittene Sitzfläche bestimmt ist, die in mindestens einem ersten durch die Oberwand des Behälterkörpers geformtem Reliefteil vorgesehen ist, sowie mit mindestens einem zweiten elastisch verformbaren Kupplungszahn, der für das Einrasten in mindestens eine zweite hinterschnittene Sitzfläche bestimmt ist, die in mindestens einem zweiten Reliefteil von der Oberwand des Behälterkörpers vorgesehen ist, und zwar auf derselben Seite wie die Ventilvorrichtung in Bezug auf das mindestens eine erste Reliefteil und dergestalt, dass der mindestens eine erste Kupplungszahn, nachdem er mit der mindestens einen ersten hinterschnittenen Sitzfläche im Eingriff steht, als ein Drehpunkt wirkt, um den sich die von dem Stützelement und der Ventilvorrichtung gebildete Anordnung drehen kann, wobei sie gegen die Oberwand des Behälterkörpers gedrückt wird, so dass der mindestens eine zweite Kupplungszahn in die mindestens eine zweite hinterschnittene Sitzfläche einrasten kann, wodurch die vorgenannte Anordnung an der Oberwand des Behälterkörpers befestigt wird.
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Wie aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden wird, ist es möglich, aufgrund der durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagenen Befestigungsart der Ventilvorrichtung in dem Behälter die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, da zur Befestigung der Ventilvorrichtung kein freier Raum um die Reliefteile herum notwendig ist und die Ventilvorrichtung ohne Verwendung eines Spezialwerkzeugs auf einfache Weise in dem Behälterkörper befestigt werden kann. Überdies ist die Ventilvorrichtung durch geeignetes Formen des mindestens einen zweiten Kupplungszahnes und der mindestens einen zweiten hinterschnittenen Sitzfläche aus dem Behälter herausnehmbar, wobei bei allen Betriebsbedingungen des Behälters eine stabile und sichere Befestigung gewährleistet ist. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, die ohne Einschränkung rein beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen zu verstehen ist.
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1 ist eine explodierte Ansicht der Befestigung einer Ventilvorrichtung, die durch ein Einzelventil in einem Kraftfahrzeug-Kraftstoffbehälter gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gebildet wird;
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2 ist eine perspektivische Ansicht der durch das Ventil, das Stützelement und das Verriegelungselement gebildeten Anordnung in 1;
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Die 3 und 4 sind perspektivische Ansichten des Ventils in 1 in der Zwischenposition und der endgültigen Befestigungsposition in dem Behälter;
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5 ist eine Schnittansicht des Oberwandteils des Behälters in 1, mit dem Ventil in der endgültigen Befestigungsposition entlang einer Schnittebene durch den starren Kupplungszahn des Stützelements;
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6 ist eine Schnittansicht des Oberwandteils des Behälters in 1, mit dem Ventil in der endgültigen Befestigungsposition entlang einer Schnittebene durch einen der zwei elastisch verformbaren Kupplungszähne des Stützelements;
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7 ist eine ähnliche Ansicht wie die in 6, bei der einer der zwei elastisch verformbaren Kupplungszähne des Stützelements dargestellt ist, und zwar sowohl im nicht verformten als auch im verformten Zustand, so dass das Lösen von der entsprechenden hinterschnittenen Sitzfläche möglich ist;
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8 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Lösung zur Befestigung einer durch ein Einzelventil gebildeten Ventilvorrichtung in einem Kraftfahrzeug-Kraftstoffbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung;
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9 ist eine perspektivische Ansicht der Befestigung einer durch ein Ventilpaar gebildeten Ventilvorrichtung in einem Kraftfahrzeug-Kraftstoffbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Die 10 und 11 sind perspektivische Ansichten einer alternativen Ausgestaltung der Befestigungsanordnung in 9;
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12 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Lösung zur Befestigung einer durch ein Ventilpaar gebildeten Ventilvorrichtung in einem Kraftfahrzeug-Kraftstoffbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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13 ist eine perspektivische Ansicht der durch die zwei Stützelemente der Ausgestaltung in 12 gebildeten Anordnung.
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Mit Bezug auf die 1 bis 7 umfasst ein erfindungsgemäßer Kraftfahrzeug-Kraftstoffbehälter der an sich bekannten Weise einen Hohlkörper (im Folgenden „Körper” genannt), von dem nur ein Teil der Oberwand dargestellt ist (mit 10 bezeichnet). Der Behälterkörper besteht vorzugsweise aus Kunststoff und ist durch Extrusionsblasen, Spritzgießen oder Thermoformen hergestellt. In dem Behälter ist eine Ventilvorrichtung 12 montiert, die in der Ausgestaltung der 1 bis 7 durch ein Einzelventil gebildet wird, z. B. ein sogenanntes Rolloverventil (ROV) oder ein sogenanntes Doppelabsperrventil (FLVV-Ventil). Die Ventilvorrichtung 12 ist an der Oberwand 10 des Behälterkörpers befestigt, der zu diesem Zweck eine Vielzahl von Reliefteilen 14 und 16 aufweist, und zwar ein Reliefteil 14 mit einer hinterschnittenen Sitzfläche 18 und ein Paar von Reliefteilen 16, wobei jedes Teil eine hinterschnittene Sitzfläche 20 aufweist. In der in den 1 bis 7 dargestellten Ausgestaltung sind die Reliefteile 14 und 16 mit den jeweiligen hinterschnittenen Sitzflächen 18 und 20 entlang eines an der vertikalen Achse des Ventils zentrierten Umfang winkelförmig beabstandet.
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Um die Ventilvorrichtung 12 an der Oberwand 10 befestigen zu können, ist der Behälter mit einem Stützelement 22 versehen, welches die Ventilvorrichtung 12 stützt und vorzugsweise in einer lösbaren Weise durch den Eingriff in die von der Oberwand gebildeten Reliefteile 14 und 16 an der Oberwand 10 befestigt ist. Das Stützelement 22 ist vorzugsweise einstückig und besteht aus Kunststoff.
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Das Abstützen der Ventilvorrichtung 10 erfolgt beispielsweise aufgrund der Tatsache, dass die Ventilvorrichtung 12, wie in den 5 und 6 dargestellt, in ein von dem Stützelement 22 geformtes röhrenförmiges Gehäuseteil 24 eingefügt und arretiert wird und mit einem Flansch 26 versehen ist, der koaxial mit dem Gehäuseteil 24 auf einer ringförmigen Stützwand 28 lastet, die ebenfalls von dem Stützelement 22 geformt wird.
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Um die Befestigung des Stützelements und somit die Befestigung der von ihr gestützten Ventilvorrichtung 12 an der Oberwand 10 zu ermöglichen, ist das Stützelement 22 mit einem starren Kupplungszahn 30 versehen, der dazu bestimmt ist, in die hinterschnittene Sitzfläche 18 (5) einzugreifen, und mit einem Paar elastisch verformbarer Kupplungszähne 32, die dazu bestimmt sind, jeweils in eine entsprechende hinterschnittene Sitzfläche 20 einzurasten (6). Die Kupplungszähne 30 und 32 können entweder aus Kunststoff gefertigt sein – in diesem Fall sind sie einstückig mit dem Stützelement 22 – oder aus Metall, in diesem Fall werden sie mit dem Kunststoffmaterial des Stützelements 22 zusammengegossen, oder sie sind an dem Stützelement 22 mittels anderer bekannter Befestigungsverfahren befestigt.
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In der hier vorgeschlagenen Ausgestaltung umfasst der starre Kupplungszahn 30 einen Mittelteil Teil 34, dessen Querschnitt im Wesentlichen der Form eines umgekehrten L entspricht, und ein Paar seitlicher Versteifungsteile 36, die an den entgegengesetzten Seiten des Mittelteils 34 befestigt sind. Dieser Kupplungszahn kann selbstverständlich auch eine Form haben, die von der hier vorgeschlagenen abweicht, vorausgesetzt, die Form ist dazu geeignet, den Kupplungszahn so steif zu machen, dass eine Verformung des Kupplungszahnes unter den Lasten, die normalerweise während der Befestigung der Ventilvorrichtung in dem Behälter und während des normalen Gebrauchs des Behälter zu erwarten sind, verhindert wird.
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Jeder der zwei elastisch verformbaren Kupplungszähne 32 umfasst in der hier vorgeschlagenen Ausgestaltung einen sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Stützteil 38 und eine Lasche 40, die mit dem oberen Ende des Stützteils 38 verbunden ist, von dem aus es sich auswärts und abwärts erstreckt, um einen vorgegebenen Winkel (vorzugsweise kleiner als 45°) mit dem Stützteil 38 zu bilden.
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Das Befestigen des Stützelements 22 und der Ventilvorrichtung 12 an der Oberwand 10 des Behälterkörpers erfolgt im Wesentlichen in den folgenden zwei Schritten, die jeweils in den 3 und 4 dargestellt sind. Zunächst (3) wird der starre Kupplungszahn 30 mit der jeweiligen hinterschnittenen Sitzfläche 18 in Eingriff gebracht. Die von dem Stützelement 22 und der Ventilvorrichtung 12 gebildete Anordnung wird dann gegen die Oberwand 10 des Behälterkörpers geschoben und um eine von der Kontaktlinie zwischen dem starren Kupplungszahn 30 und der entsprechenden hinterschnittenen Sitzfläche 18 gebildeten Drehachse gedreht, bis die elastisch verformbaren Kupplungszähne 32 in die entsprechende hinterschnittenen Sitzflächen 20 einrasten (wie in 4) dargestellt. Wie sofort ersichtlich ist, kann dieser Vorgang manuell und ohne Verwendung eines Spezialwerkzeugs von einem Anwender durchgeführt werden.
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In der in den 1 bis 7 dargestellten Ausgestaltung wird zudem ein Verriegelungselement bereitgestellt, das auf der Oberseite des Flansches 26 der Ventilvorrichtung 12 lastet, um die Arretierung der Ventilvorrichtung 12 an dem Stützelement 22 sicherzustellen. Das Verriegelungselement 42 kann, wie in der Ausgestaltung in 8 gezeigt, auch weggelassen werden. Ist es vorhanden, so ist das Verriegelungselement 42 so gestaltet, dass es unter der Bedingung, bei der die durch das Stützelement 22 und die Ventilvorrichtung 12 gebildete Anordnung an der Oberwand 10 befestigt werden (wie in 7 dargestellt), die Verformung der elastisch verformbaren Kupplungszähne 32 in dem Maße ermöglicht, dass diese Zähne sich von der jeweiligen hinterschnittenen Sitzfläche 20 lösen können und das Stützelement 22 zusammen mit der Ventilvorrichtung 12 von der Oberwand 10 gelöst werden kann.
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Wie in den 9 bis 13 dargestellt, in denen Teile, die identisch sind oder denjenigen in den 1 bis 8 entsprechen, mit denselben Zahlen bezeichnet sind, ermöglicht es die Erfindung, in dem Behälter eine Ventilvorrichtung 12 zu montieren, die aus zwei Ventilen, z. B. einem ROV-Ventil und einem FLVV-Ventil, besteht, welche in den Zeichnungen mit 12A und 12B bezeichnet sind. In diesem Fall können die folgenden beiden Lösungen angewendet werden: die Benutzung eines einzigen Stützelements, das zum Abstützen beider Ventile bestimmt ist (9 bis 11) oder die Benutzung eines Hilfsstützelements, welches das zweite Ventils abstützt und an dem Hauptstützelement, welches das erste Ventil abstützt, oder direkt an dem ersten Ventil befestigt wird und zur Befestigung an der Oberwand des Behälters (12 und 13) bestimmt ist.
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Gemäß der in den 9 bis 11 vorgeschlagenen Lösung bildet das Stützelement 22 ein Paar röhrenförmiger Gehäuseteile 24A und 24B, in die das erste Ventil 12A bzw. das zweite Ventil 12B eingesetzt und arretiert werden. Die Art, in der das Stützelement 22 an der Oberwand 10 des Behälterkörpers befestigt wird, entspricht dem mit Bezug auf die 1 bis 7 beschriebenen Verfahren. In diesem Fall ist das Stützelement 22 ebenfalls mit einem starren Kupplungszahn 30 versehen, der für den Eingriff in eine erste hinterschnittene Sitzfläche 18 bestimmt ist, die in einem von der Oberwand 10 des Behälters geformten ersten Reliefteil 14 vorgesehen ist, und mit einem Paar elastisch verformbarer Kupplungszähne 32, das für das Einrasten in die hinterschnittenen Sitzflächen 20 bestimmt ist, die in den von der Oberwand 10 des Behälters geformten Reliefteilen 16 vorgesehen ist. Die hinterschnittenen Sitzflächen 20 können gleichermaßen in den Reliefteilen 16 voneinander getrennt (wie in der in 9 dargestellten Ausgestaltung) oder in demselben Reliefteil 16 (wie in der in den 10 und 11 dargestellten Ausgestaltung) angeordnet sein.
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Gemäß der in den 12 und 13 dargestellten Lösung wird schließlich ein erstes Stützelement 22A (Hauptstützelement) bereitgestellt, welches das erste Ventil 12A abstützt und mit Kupplungszähnen 30 und 32 versehen ist, um auf eine Weise, die der mit Bezug auf die 1 bis 7 beschriebenen Ausgestaltung ähnelt, an der Oberwand 10 des Behälters befestigt zu werden, sowie ein zweites Stützelement 22B (Hilfsstützelement), welches das zweite Ventil 12B abstützt und an dem Hauptstützelement 22A oder direkt an dem ersten Ventil 12A befestigt wird.
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Selbstverständlich können die Ausgestaltungen von den hier rein beispielhaft beschriebenen Ausgestaltungen und Konstruktionsformen weitgehend abweichen, ohne dass dies über den in den angehängten Ansprüchen beschriebenen Umfang der Erfindung hinausgeht oder das Prinzip der Erfindung verändert wird.
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Obwohl in den hier beschriebenen Ausgestaltungen der starre Kupplungszahn des Stützelements (oder des Hauptstützelements, sofern zwei Stützelemente, eine Haupt- und ein Hilfsstützelement bereitgestellt werden) und die jeweilige hinterschnittene Sitzfläche z. B. so geformt sind, dass sie ein zylinderförmiges Scharnier bilden, wenn der Zahn im Eingriff mit der Sitzfläche ist, können der starre Kupplungszahn und die jeweilige hinterschnittene Sitzfläche alternativ so geformt sein, dass sie ein kugelförmiges Scharnier bilden, wenn der Zahn mit der Sitzfläche im Eingriff ist.
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Und obwohl das Stützelement (oder das Hauptstützelement, sofern zwei Stützelemente, eine Haupt- und ein Hilfsstützelement bereitgestellt werden) in den hier beschriebenen Ausgestaltungen mit nur einem starren Kupplungszahn versehen ist, können alternativ zwei oder mehrere starre Kupplungszähne vorgesehen sein; in diesem Fall waren sie – ebenso wie die jeweiligen hinterschnittenen Sitzflächen ausgerichtet – so dass sie ein zylinderförmiges Scharnier bilden. Ist eine Vielzahl starrer Kupplungszähne vorgesehen, wäre es gleichermaßen effektiv, die Oberwand des Behälters mit einer Vielzahl hinterschnittener Sitzflächen zu versehen, jeweils eine für jeden starren Kupplungszahn, oder eine einzige hinterschnittene Sitzfläche, die für den Eingriff in alle starren Kupplungszähne des Stützelements bestimmt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0875411 [0005]
- EP 1147934 [0006]