JP6120378B2

JP6120378B2 - タンクの換気用の弁

Info

Publication number: JP6120378B2
Application number: JP2014231483A
Authority: JP
Inventors: ティマーマルクス; ベッカーシュテハン
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: US20150136249A1; CN104648128A; JP2015096728A; DE102013112586A1; KR101687454B1; KR20150056475A; US9777677B2

Description

本発明は、請求項１に記載のタンクの換気用の弁に関する。

（特許文献１）に、燃料の脱ガス（ベント量）の増加に伴うタンクの漏れを診断するための方法およびデバイスが開示されている。このデバイスには、弁が設けられ、弁を通してタンクおよび／またはフィルタに新鮮な空気を供給することができる。

独国特許第１０１２６５２１Ｂ４号明細書

本発明の目的は、改良されたタンク換気用弁を提供することである。

本発明の目的は、請求項１に記載の弁によって達成される。弁のさらなる有利な実施形態は、従属請求項に示される。

上述した弁の利点は、フィルタ内の圧力に応じて弁の開放挙動に影響を及ぼすことができることである。これは、選択される実施形態によっては、弁をより迅速におよび／またはより大きく開放することを可能にする。

弁をより大きく開放することによって、閉止部材と封止座部との間に微粒子が堆積されないことが保証され、それにより、時間と共に弁が気密でなくなるのを防止する。

一実施形態では、閉止部材は、フィルタへの供給ライン内の負圧に応じて開放プロセス中に補助される。さらなる実施形態では、有利には、開放プロセスを補助するために、フィルタ内の圧力が使用される。

さらなる実施形態では、開放挙動を補助するために、内燃機関の吸気管への供給ライン内の負圧に応じた閉止部材の開放挙動が使用される。したがって、閉止部材を開位置に移動させるために、より大きな力が利用可能である。

一実施形態では、弁が圧力空間を備え、圧力空間内に、この圧力空間内の圧力に応じて可動の作動手段が設けられ、作動手段の移動が閉止部材に伝達される。したがって、圧力空間の圧力と閉止部材との間の単純で確実な動作接続が設けられる。

一実施形態では、作動手段が、圧力空間を封止する膜の形態で設計され、膜が、ロッドを介して閉止部材に動作可能に接続される。これは、費用対効果が高く確実な作動手段を提供する。

選択される実施形態によっては、さらなる圧力空間が設けられることもあり、このさらなる圧力空間は、フィルタに接続される。このさらなる圧力空間は、第２の膜によって画定され、第２の膜は第１の空間に隣接する。このさらなる圧力空間内にスイッチが設けられ、第２の膜は、このさらなる圧力空間内で所定の負圧が生じた場合にスイッチを作動させるように設計される。

選択される実施形態によっては、さらなる圧力空間が設けられることもあり、このさらなる圧力空間は、フィルタに接続される。このさらなる圧力空間は、第２の膜によって画定され、第２の膜は第１の空間に隣接する。第２の膜は、このさらなる圧力空間内で所定の負圧が生じた場合に閉止部材を開位置に移動させるように設計される。

本発明を、図面を参照して、以下により詳細に説明する。

フィルタおよび弁を備えるタンク換気システムの概略図である。弁の第２の実施形態の概略図である。図２からの弁の部分詳細拡大図である。タンク換気システム用のさらなる弁の一実施形態を第１の動作状態で示す図である。さらなる弁を第２の動作状態で示す図である。さらなる弁を第３の動作状態で示す図である。さらなる弁を第４の動作状態で示す図である。

図１に、タンク換気システムを概略図で示す。ここで、ライン（図示せず）を通して内燃機関に燃料を供給するタンク１１が設けられる。さらに、タンク１１は、例えば活性炭を充填されたフィルタ７に換気ライン１２を介して接続される。フィルタ７は、活性炭を使用して、気流から気体燃料をフィルタリングする。フィルタ７の燃料のための貯蔵容量は、限られている。したがって、フィルタ７を時折パージしなければならない。

この目的のために、フィルタ７には、第１のライン２、弁１、および第２のライン３を通して新鮮な空気が供給される。新鮮な空気の流れは、フィルタ７を通して流れる。貯蔵されている燃料は活性炭から取り出され、供給ライン１５を通して内燃機関の吸気管に流れる。供給ライン１５は切替弁１６を含む。切替弁１６は、制御デバイスによる作動に応じて、開位置または閉位置に切替え可能である。吸気管内には負圧が生じ、この負圧は、切替弁１６が開くときにフィルタ７に伝達される。

弁１は、第１の空間１７を有するハウジング２１を有する。第１の空間１７内に第１のライン２が通じている。さらに、弁１は第２の空間１８を有する。第２の空間１８は、制御開口１９を介して第１の空間１７に接続される。封止座部５は、制御開口１９を例えば環状に取り囲む。さらに、第２のライン３が、第３の接続ライン３５を介して第３の圧力空間３６に接続される。第３の圧力空間３６は、膜４６によって第１の空間１７から分離される。第２の空間１８は閉止部材４を含む。閉止部材４は、ばね６によって封止座部５の方向に予張力を付与されて、閉位置になっている。ばね６は、例えば螺旋ばねとして設計され、ハウジング２１の底部２０で支持される。閉止部材４は、端面に封止面５０を有する。封止面５０は、閉じた状態では封止座部５上に位置し、制御開口１９を閉じる。さらに、閉止部材４はスリーブ部分２２を有する。スリーブ部分２２は、封止状態において案内スリーブ２３内で案内される。閉止部材４は、片側で閉じたスリーブを成す。案内スリーブ２３は、底部２０まで延びている。閉止部材４と案内スリーブ２３が、案内空間４５を画定する。底部２０に接続ライン２４が接続される。接続ライン２４は、案内空間４５を供給ライン１５に接続する。接続ライン２４は、ある種のバイパスチャネルを成す。接続ライン２４と案内空間４５が、さらなる圧力に応じて閉止部材４を開位置に移動させるために閉止部材４に力を及ぼす手段を成す。

図１によるタンク換気デバイスは、以下のように機能する。切替弁１６が開かれる場合、内燃機関の吸気管内の負圧が、供給ライン１５内の負圧を生成する。前記負圧は、接続ライン２４を通して案内空間４５に、また、フィルタ７および第２のライン３を通して第２の空間１８に伝達される。第１のライン２は、周囲圧に接続される。第１の空間１７と第２の空間１８との間、または第１の空間１７と案内空間４５との間の圧力差により、閉止部材４は、ばね６の予張力に反して、底部２０の方向に引っ張られる。このプロセス中、制御開口１９が開かれる。接続ライン２４を設けることによって、閉止部材４の開放速度を高めることができる。さらに、案内空間４５内の負圧は第２の空間１８内よりも大きく、したがって全体として、より大きな力が閉止部材４に作用する。したがって、閉止部材４は、接続ライン２４が設けられない場合よりも遠くまで封止座部５から下方向に引き離される。さらに、閉止部材４は、所定の開位置に移動される。この開位置は、好ましくは、制御開口１９を通してフィルタ７内に吸入される体積流とは無関係である。したがって、閉止部材４は、弁が開かれるときには常に、封止座部５から最小距離だけ離される。好ましくは、閉止部材４は、開放操作時に常に最大開放位置に移動される。

図２は、タンクを換気し、フィルタ７をパージするためのデバイスを示す。このデバイスは、実質的に図１のデバイスに従って構成される。第２の（第２例の）弁２５が、第１のライン２と第２のライン３の間に配置される。第２の弁２５は、実質的に図１の弁１に従って構成されるが、閉止部材４は、プルロッド２６を介して膜２７に接続される。膜２７は、圧力空間２８を画定する。圧力空間２８は、第２の接続ライン３１を介して第２のライン３に接続される。閉止部材４は、両側で閉じられたパイプとして設計される。

プルロッド２６は、閉止部材４の底部３２にある穴３４を通して案内され、自由端で、閉止部材４の内部にストップ面３３を有する。プルロッド２６の移動とは無関係に閉止部材４をハウジングの底部２０の方向に移動させることができるように、プルロッド２６はストップ面３３を介して閉止部材４の底部３２に接続される。さらに、閉止部材４の位置およびプルロッド２６の位置に応じて、ストップ面３３は、閉止部材４の底部３２に接触し、閉止部材４を封止座部５から下方向へ底部３０の方向に引っ張ることができる。圧力空間２８の負圧によって、閉止部材４の開放挙動は、第１の空間１７と第２の空間１８との差圧がより小さい場合でさえ、閉止部材が特に最大距離まで封止座部５から引き離されるように補助される。圧力空間、膜、およびプルロッドが、さらなる圧力に応じて閉止部材４を開位置に移動させるために閉止部材４に力を及ぼす手段を成す。膜の代わりにピストンを設けることもでき、このピストンの位置は、圧力空間内の圧力に応じて変えられる。

図３は、閉止部材４の下端部の部分詳細拡大図を示す。閉止部材４はスリーブ形状を有する。底部３２に、プルロッド２６が通されて案内される穴３４が設けられる。

次いで切替弁１６が開かれる場合、内燃機関の吸気管内の負圧によって、フィルタ７内および第２のライン３内で負圧が発生する。したがって、第２の空間１８内にも対応する負圧が生じる。第１のラインが周囲圧に接続されるので、第１の空間１７内は周囲の圧力となる。

また、第２の接続ライン３１により、圧力空間２８内にも負圧が生じる。膜２７の上方の領域内は大気圧であるので、膜２７は、下方向に、すなわち封止座部５から離れるように移動する。それに対応して、膜２７はプルロッド２６を下方向に移動させる。ストップ面３３は閉止部材４の底部３２と接触し、同様に、閉止部材４を閉止座部５から下方向に引き離す。さらに、第１の空間１７内の大気圧も、閉止部材４の端面に作用する。閉止部材４は、第１の空間１７と第２の空間１８との間、または上側圧力空間２９と下側圧力空間３０との間の圧力差に応じて、封止座部５から下方向に引き離される。膜２７にプルロッド２６を設けることによって、閉止部材４は、好ましくは、制御開口１９を通って流れる体積流とは無関係に封止座部５から所定の距離だけ引き離される。好ましくは、閉止部材４は、開放プロセス時に常に最大開放位置まで引っ張られる。したがって、閉止部材は、圧力空間２８に膜２７が設けられない場合よりも遠くまで封止座部５から引き離される。切替弁１６が閉じられる場合、圧力差が再びなくされ、閉止部材４が、ばね６によって封止座部５に押圧されて閉位置になる。

図４は、第３の（第３例の）弁４０を通る拡大断面図を示す。第３の弁４０は、図１または図２に従って設計することができ、さらなる圧力に応じて閉止部材４を開位置に移動させるために閉止部材４に力を及ぼす対応する手段（図示せず）を有する。図４に、第３の圧力空間３６の設計がより詳細に示されている。第３の弁４０は、ハウジング２１を有する。ハウジング２１内に第１の空間１７が形成される。第１の空間１７は、第１のライン２を通して周囲圧に接続される。第１の空間１７は、制御開口１９を通して第２の空間１８に接続される。制御開口１９は封止座部５によって取り囲まれる。封止座部５には閉止部材４が割り当てられる。閉止部材４は、第２の空間１８内に配置される。閉止部材４は、第２の空間１８内で、移動軸４１上で変位可能に配置される。閉止部材４は、端面でプレート状の設計であり、ばね６によって封止座部５に対して予張力を付与される。図示される閉位置では、閉止部材４は、制御開口１９を閉じる。

第２の空間１８は、第２のライン３に接続される。第２のライン３が、例えば図１による燃料タンクまたはフィルタに第２の空間１８を接続する働きをする。さらに、第２のライン３は、第３の接続ライン３５を介して第３の圧力空間３６に接続される。第３の圧力空間３６は、第２の膜４６によって第１の空間１７から分離される。第２の膜４６は、移動軸４１上に位置する中心に、作動要素３８を有する。作動要素３８は、第１の空間１７内に配置される。作動要素３８とは反対側で、閉止部材４は、端面側にピン３７を有する。図示される状況では、作動要素３８は、ピン３７から離隔される。図示される状況では、第１の空間１７内は大気圧となる。第２の空間１８および第３の圧力空間３６内には、実質的に大気圧以上の圧力が生じる。したがって、第２の空間１８内の負圧は、第１の空間１７との圧力差に基づいて、ばね６の予張力に反して閉止部材４を封止座部５から引き離すのに十分でない。

作動要素３８の反対側で、第２の膜４６は、第２の作動要素４７を有し、第２の作動要素４７は、第３の圧力空間３６内に配置される。第２の作動要素４７の上方で、スイッチ４２がハウジング２１に形成される。スイッチ４２は、第３の圧力空間３６内に突出する。

図５は、第２の状態で第３の弁４０を示し、この状態では、第１の空間１７内は大気圧となり、第２の空間１８および第３の圧力空間３６内には負圧が生じる。負圧は、例えば、燃料タンクが冷却されることによって、または吸気管への接続によってフィルタが負圧を供給されることによって発生する。図示される状況では、第３の圧力空間３６および第２の空間１８内の負圧は、例えば、第１の空間１７内の圧力に対して−２．５ｍｂａｒである。この状況では、図４での状況に比べて、第２の膜４６が、スイッチ４２の方向へ上方向に移動される。第２の作動要素４７がスイッチ４２を作動させ、したがって、タンクシステム内に漏れがないことを示す。例えば車両のエンジンが切られた後に、タンク内の燃料の冷却によって負圧が生成される。車両のエンジンが切られた後にスイッチ４２が作動されない場合、すなわち所定の負圧が生成されない場合、タンクシステムは気密でない。

図６は、第３の圧力空間３６および第２の空間１８内の圧力が−６ｍｂａｒであるさらなる状況で第３の弁４０を示す。この状況では、閉止部材４は、封止座部５から既に引き離されており、第１の空間１７から第２の空間１８を通って第２のライン３内に空気が流れる。第１の空間１７と第２の空間１８との圧力差が減少する場合、ばね６の予張力により、閉止部材が再び封止座部５に押圧されて閉位置になる。

図７は、第２のライン３を通して第２の空間１８および第３の圧力空間３６内に正圧（例えば、第１の空間１７内の圧力に対して＋１ｍｂａｒの正圧）が導入される状況で、第３の弁４０を示す。第２の膜４６は、閉止部材４の圧力面５０よりも大きい表面を有する。第３の圧力空間３６内の正圧により、第２の膜４６が下方向に移動され、作動要素３８はピン３７に接触する。このプロセス中、第２の膜４６は、底部２０の方向に封止座部５から下方向へ閉止部材４を押圧し、したがって制御開口１９を開く。その結果、第２の空間１８から第１の空間１７を通して第１のライン２に空気が逃げることができる。図７に示される状況は、例えば、フィルタ７を介して第２のライン３が燃料タンクに接続される使用形態に対応する。例えば、タンクを再充填することによって、燃料タンク内で負圧を生成することができる。第３の圧力空間３６と第１の空間１７との圧力差が所定の差だけ減少した場合、閉止部材４が、ばね６によって再び封止座部５に押圧される。

弁１、第２の弁２５、および第３の弁４０は、第２のライン３内、フィルタ７内、または内燃機関の吸気管への供給ライン１５内の負圧を使用して、閉止部材４の開放挙動を補助する、または弁を通って流れる体積流とは無関係に閉止部材を封止座部から所定の距離だけ引き離されるように設計される。

１弁
２第１のライン
３第２のライン
４閉止部材
５封止座部
６ばね
７フィルタ
１５供給ライン
１７第１の空間
１８第２の空間
１９制御開口
２１ハウジング
２４接続ライン
２６プルロッド
２７膜
２８圧力空間
３１第２の接続ライン
３５第３の接続ライン
３６第３の圧力空間
４０第３の弁
４５案内空間
４６第２の膜

Claims

タンクの換気用の弁（１、２５、４０）であって、ハウジング（２１）と、閉止部材（４）と、封止座部（５）と、第１の空間（１７）と、第２の空間（１８）とを備え、前記２つの空間が制御開口（１９）を介して互いに接続され、前記封止座部（５）が前記制御開口（１９）を取り囲み、閉位置では前記閉止部材（４）が前記封止座部（５）上に封止状態で位置し、弁（１、２５、４０）がさらに、張力付与手段（６）を備え、前記張力付与手段（６）が、前記閉止部材（４）に予張力を付与して、前記封止座部（５）に当接させて前記閉位置にし、前記閉位置では前記閉止部材（４）が前記制御開口（１９）を閉じ、前記閉止部材（４）が、前記第１の空間（１７）と前記第２の空間（１８）との圧力差により開位置に可動であり、前記開位置では前記閉止部材（４）が前記封止座部（５）から引き離され、前記制御開口（１９）が開かれ、前記第１の空間（１７）が第１のライン（２）に接続され、前記第１のライン（２）が、新鮮な空気に接続可能であり、前記第２の空間（１８）が第２のライン（３）に接続され、前記第２のライン（３）がフィルタ（７）に接続可能であり、さらなる負圧に応じて前記閉止部材（４）を前記開位置に移動させるために前記閉止部材（４）に力を及ぼす手段が設けられる弁（１、２５、４０）。
前記手段が案内空間（４５）を備え、前記閉止部材（４）が前記案内空間（４５）内で封止状態で案内され、接続ライン（２４）が、前記案内空間（４５）と、フィルタ（７）から内燃機関の吸気管への供給ライン（１５）との間に設けられる請求項１に記載の弁。
前記手段が圧力空間（２８）を備え、前記圧力空間（２８）が第２の接続ライン（３１）を介して前記フィルタ（７）または前記第２のライン（３）に接続され、前記圧力空間を封止する可動の作動手段（２７）が前記圧力空間（２８）内に設けられ、前記作動手段（２７）が前記閉止部材（４）に動作可能に接続され、前記作動手段（２７）が前記圧力空間（２８）内の圧力に応じて可動であり、前記作動手段（２７）の移動が前記閉止部材（４）に伝達される請求項１に記載の弁。
前記作動手段が、前記圧力空間（２８）を封止する膜（２７）の形態で設計され、前記膜（２７）が、前記閉止部材（４）を前記開位置に移動させるためにロッド（２６）を介して前記閉止部材（４）に動作可能に接続される請求項３に記載の弁。
前記膜（２７）および前記ロッド（２６）が、前記圧力空間（２８）内の負圧が前記閉止部材を前記開位置に移動させるように設計される請求項４に記載の弁。
さらなる圧力空間（３６）が設けられ、前記さらなる圧力空間（３６）が第３の接続ライン（３５）を介して前記第２のライン（３）または前記フィルタ（７）に接続され、前記さらなる圧力空間（３６）が第２の膜（４６）によって画定され、前記第２の膜（４６）が前記第１の空間に隣接し、スイッチ（４２）が前記さらなる圧力空間（３６）内に設けられ、前記第２の膜（４６）が、前記さらなる圧力空間（３６）内で所定の負圧が生じた場合に前記スイッチ（４２）を作動させるように設計される請求項１〜５のいずれか一項に記載の弁。
さらなる圧力空間（３６）が設けられ、前記さらなる圧力空間（３６）が第３の接続ライン（３５）を介して前記第２のライン（３）または前記フィルタ（７）に接続され、前記さらなる圧力空間（３６）が第２の膜（４６）によって画定され、前記第２の膜（４６）が前記第１の空間に隣接し、前記第２の膜（４６）が、前記さらなる圧力空間（３６）内で所定の正圧が生じた場合に前記閉止部材（４）を開位置に移動させるように設計される請求項６に記載の弁。