DE102020115850A1

DE102020115850A1 - Flow limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102020115850A1
Application number: DE102020115850.5A
Authority: DE
Inventors: Juri Wagner; Nicole Schöneburg
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2021-12-16

Abstract

Es sind Durchflussbegrenzungselemente (94) für ein Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventil (10) einer Verbrennungskraftmaschine (26) mit einem Regelkörper (100), der einen radial inneren Umströmungskörper (102) aufweist, der in einen Strömungskanal (107) mit einem düsenförmigen Abschnitt (104) bewegbar ist, der in einem Strömungsgehäuseteil (108) ausgebildet ist, einer Feder (122), über die der Regelkörper (100) in eine aus dem düsenförmigen Abschnitt (104) heraus weisenden Richtung belastet ist, und einer im Wesentlichen zylindrischen Gehäusewand (136), welche einer radialen Begrenzungswand (132) des Regelkörpers (100) gegenüberliegt, bekannt.Um den Reibungswiderstand solcher Durchflussbegrenzungselemente gering zu halten und sie zuverlässig im Gehäuse zu führen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass an der radialen Begrenzungswand (132) des Regelkörpers (100) mehrere über den Umfang verteilte Noppen (138) ausgebildet sind, mit denen der Regelkörper (100) die Gehäusewand (136) berührt.There are flow limiting elements (94) for a fuel vapor switching and ventilation valve (10) of an internal combustion engine (26) with a control body (100) which has a radially inner flow-around body (102) which flows into a flow channel (107) with a nozzle-shaped section ( 104) which is formed in a flow housing part (108), a spring (122) via which the control body (100) is loaded in a direction pointing out of the nozzle-shaped section (104), and a substantially cylindrical housing wall ( 136), which is opposite a radial boundary wall (132) of the control body (100). In order to keep the frictional resistance of such flow limitation elements low and to guide them reliably in the housing, the invention proposes that on the radial boundary wall (132) of the control body ( 100) a plurality of nubs (138) distributed over the circumference are formed, with which the control body (100) presses the housing wall (136) b touched.

Description

Die Erfindung betrifft ein Durchflussbegrenzungselement für ein Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventil einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Regelkörper, der einen radial inneren Umströmungskörper aufweist, der in einen Strömungskanal mit einem düsenförmigen Abschnitt bewegbar ist, der in einem Strömungsgehäuseteil ausgebildet ist, einer Feder, über die der Regelkörper in eine aus dem düsenförmigen Abschnitt heraus weisenden Richtung belastet ist und einer im Wesentlichen zylindrischen Gehäusewand, welche einer radialen Begrenzungswand des Regelkörpers gegenüberliegt.The invention relates to a flow limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve of an internal combustion engine with a control body which has a radially inner flow body which can be moved into a flow channel with a nozzle-shaped section which is formed in a flow housing part, a spring via which the control body is loaded in a direction pointing out of the nozzle-shaped section and a substantially cylindrical housing wall which lies opposite a radial delimiting wall of the regulating body.

Solche Durchflussbegrenzungselemente werden beispielsweise in Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventile eingesetzt, die als Abschalt- und Entlastungsventile für den Kraftstofftank dienen. Sie werden fluidtechnisch zwischen dem Kraftstofftank des Fahrzeugs und einem Aktivkohlefilter, der zur Absorption von Kraftstoffdämpfen dient, angeordnet und sollen Druckschwankungen im Kraftstofftank ausgleichen. Bei einem entstehenden Überdruck oder Unterdruck im Tank soll der Druck durch eine mechanische Bypassfunktion im Fall des Überdrucks durch Entlüftung zum Aktivkohlefilter abgebaut und im Fall des Unterdrucks durch Belüftung der Unterdruck im Tank begrenzt beziehungsweise ausgeglichen werden.Such flow-limiting elements are used, for example, in fuel vapor switching and ventilation valves which serve as shut-off and relief valves for the fuel tank. They are fluidly arranged between the vehicle's fuel tank and an activated carbon filter, which is used to absorb fuel vapors, and are intended to compensate for pressure fluctuations in the fuel tank. In the event of overpressure or underpressure in the tank, the pressure should be reduced by a mechanical bypass function in the case of overpressure by venting to the activated carbon filter and in the case of underpressure by venting the underpressure in the tank should be limited or compensated.

Zusätzlich muss es aus Sicherheitsgründen ermöglicht werden, das Ventil aktiv zu betätigen, um bei Fehlern im Bereich der Tankdruckregelung, den Pfad zwischen Kraftstofftank und Aktivkohlebehälter öffnen zu können, um ein implodieren oder explodieren des Tanks zu vermeiden.In addition, for safety reasons, it must be made possible to actively operate the valve in order to be able to open the path between the fuel tank and the activated charcoal canister in the event of errors in the area of the tank pressure control, in order to prevent the tank from imploding or exploding.

So muss das Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventil beispielsweise unmittelbar vor und während des Tankvorgangs geöffnet werden, um einerseits sicherzustellen, dass beim Öffnen des Tankdeckels keine Kraftstoffdämpfe durch Überdruck zum Nutzer gelangen und anderseits kein erhöhter Druckaufbau während des Tankens im Tank erfolgt.For example, the fuel vapor switching and ventilation valve must be opened immediately before and during the refueling process, on the one hand to ensure that no fuel vapors reach the user due to overpressure when the tank cap is opened and, on the other hand, that there is no increased pressure build-up in the tank during refueling.

Die Durchflussbegrenzungselemente dieser Ventile dienen dazu, eine Überlastung des Aktivkohlefilters zu vermeiden. Um die Aktivkohlefilter nicht zu groß bauen zu müssen, wird mittels der Durchflussbegrenzungselemente der Maximaldurchfluss zum Aktivkohlefilter auf einen Durchfluss begrenzt, der es dem Aktivkohlefilter ermöglicht, den Kraftstoffdampf vollständig zu filtern, um zu verhindern, dass Kraftstoffdämpfe ins Freie gelangen.The flow-limiting elements of these valves serve to avoid overloading the activated carbon filter. In order not to have to build the activated charcoal filter too big, the maximum flow to the activated charcoal filter is limited by means of the flow-limiting elements to a flow that enables the activated charcoal filter to completely filter the fuel vapor in order to prevent fuel vapors from escaping into the open.

Es sind verschiedene Ventile bekannt geworden, die eine oder mehrere dieser Funktionen vereinen. So wird in der DE 10 2010 044 336 A1 eine Ventilanordnung beschrieben, bei dem ein Schaltventil mittels eines Elektromagneten betätigt werden kann, um eine Verbindung zwischen dem Tank und dem Aktivkohlefilter herzustellen. Der Ventilkörper dieses Ventils weist eine zweite Auflagefläche auf, mit der der Ventilkörper gegen den Regelkörper eines Überdruckventils anliegt, welches federbelastet gegen den Ventilkörper anliegt und so einen zentralen Durchlass im Ventilkörper verschließt, solange kein Überdruck im Tank herrscht. Des Weiteren kann bei einem Unterdruck im Tank der Ventilkörper gegen ein zweites Federelement vom Sitz bewegt werden, so dass eine Belüftung des Tanks erfolgt. Entsprechend kann mit nur einem Ventil eine aktive Zu- und Abschaltung einer fluidischen Verbindung zwischen dem Tank und dem Aktivkohlefilter hergestellt werden und zusätzlich bei definierten Schaltpunkten eine Be- oder Entlüftung bei zu hohen Über- oder Unterdrücken hergestellt werden. Es ist jedoch mit diesem Ventil nicht möglich, den Durchfluss auf einen bestimmten Wert zu begrenzen, da mit steigender Druckdifferenz auch der Öffnungsquerschnitt am Überdruckventil steigt.Various valves have become known which combine one or more of these functions. So in the DE 10 2010 044 336 A1 describes a valve arrangement in which a switching valve can be actuated by means of an electromagnet in order to establish a connection between the tank and the activated carbon filter. The valve body of this valve has a second bearing surface with which the valve body rests against the control body of a pressure relief valve, which rests spring-loaded against the valve body and thus closes a central passage in the valve body as long as there is no excess pressure in the tank. Furthermore, in the event of a negative pressure in the tank, the valve body can be moved from the seat against a second spring element, so that the tank is ventilated. Accordingly, an active connection and disconnection of a fluidic connection between the tank and the activated charcoal filter can be established with just one valve and, in addition, ventilation can be established at defined switching points in the event of excessively high or negative pressures. With this valve, however, it is not possible to limit the flow rate to a certain value, since the opening cross-section at the pressure relief valve increases as the pressure difference increases.

Entsprechend muss ein Durchflussbegrenzungselement zur Verfügung gestellt werden, welches bereits bei kleinen auftretenden Druckdifferenzen anspricht und einen ausreichenden Durchfluss zulässt, und somit möglichst druckverlustarm durchströmt werden kann.Accordingly, a flow-limiting element must be made available which responds even to small pressure differences that occur and allows sufficient flow, and can thus be flowed through with as little pressure loss as possible.

So wird in der DE 103 13 662 A1 ein Durchflussbegrenzungsventil vorgeschlagen, bei dem ein Regelkörper in einen düsenförmigen Abschnitt entgegen der Kraft einer Feder verschiebbar ist, falls eine gewisse Druckdifferenz überschritten wird. Je nach Federauslegung ist jedoch entweder der Schaltpunkt des Ventils zu spät, wobei ein ausreichender Durchfluss vorhanden ist oder der Schaltpunkt wird in Richtung einer geringeren Druckdifferenz verschoben, was jedoch zu geringen Durchflüssen führt. Durch die lange Führungsfläche des Ventils entsteht eine erhöhte Reibung, die zu unerwünschten erhöhten notwendigen Öffnungskräften führt.So in the DE 103 13 662 A1 a flow-limiting valve is proposed in which a regulating body can be displaced in a nozzle-shaped section against the force of a spring if a certain pressure difference is exceeded. Depending on the spring design, however, either the switching point of the valve is too late, with sufficient flow available, or the switching point is shifted in the direction of a lower pressure difference, which however leads to low flow rates. The long guide surface of the valve creates increased friction, which leads to undesired increased opening forces.

Entsprechend besteht das Problem, einen ausreichenden Durchfluss durch Verringerung der Druckverluste im Ventil auch bei kleinen anliegenden Druckdifferenzen sicherzustellen und dennoch eine ausreichende Kraft zum Schalten des Durchflussbegrenzers zur Verfügung zu stellen, um so den Durchfluss auf ein Maximum zu begrenzen. Des Weiteren ergibt sich das Problem, dass zur Erzeugung einer ausreichenden Öffnungskraft über den gesamten Hub einerseits ein Kraftausgleich über das Durchflussbegrenzungsventil verzögert werden muss und andererseits ein erhöhter Reibungswiderstand, der zu einer Schwergängigkeit des Durchflussbegrenzungselementes führen würde, verhindert werden muss. Zusätzlich muss eine Führung zur Verfügung gestellt werden, mit der ein Verkanten oder Kippen des Durchflussbegrenzungselementes sicher verhindert wird.Accordingly, there is the problem of ensuring a sufficient flow rate by reducing the pressure loss in the valve even with small pressure differentials and still providing sufficient force to switch the flow limiter in order to limit the flow rate to a maximum. Furthermore, the problem arises that to generate a sufficient opening force over the entire stroke, on the one hand, a force equalization via the flow limiting valve has to be delayed and, on the other hand, increased frictional resistance, which would lead to the flow limiting element becoming stiff, has to be prevented. In addition, a guide must be made available with which tilting or tilting of the flow limiting element is reliably prevented.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Durchflussbegrenzungselement für ein Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventil einer Verbrennungskraftmaschine bereit zu stellen, mit dem einerseits eine Betätigung zur Begrenzung des Maximaldurchflusses ermöglicht wird und andererseits bei sehr kleinen Druckdifferenzen ein ausreichender Durchfluss aufgrund geringer Druckverluste im Ventil gewährleistet wird, um ausreichend schnell einen Überdruck abbauen zu können. Entsprechend soll bei möglichst geringen Druckverlusten und damit geringen anfallenden Druckdifferenzen ein möglichst gleichbleibender notwendiger Durchfluss verwirklicht werden können, der einem maximal zulässigen Durchfluss entspricht. Insbesondere soll ein rechtzeitiges und zuverlässiges Schalten sichergestellt werden, indem die Reibung am Durchflussbegrenzungselement verringert wird und so durch die Druckdifferenz eine möglichst große Öffnungskraft auf den Körper des Durchflussbegrenzungselementes wirkt. Zusätzlich soll ein Verkanten oder Kippen des Durchflussbegrenzungselementes verhindert werden.The task is therefore to provide a flow limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve of an internal combustion engine with which, on the one hand, an actuation to limit the maximum flow is enabled and, on the other hand, a sufficient flow is ensured in the case of very small pressure differences due to low pressure losses in the valve. in order to be able to reduce excess pressure sufficiently quickly. Accordingly, it should be possible to achieve a necessary flow that is as constant as possible, which corresponds to a maximum permissible flow, with the lowest possible pressure losses and thus low pressure differences. In particular, timely and reliable switching is to be ensured by reducing the friction on the flow limiting element and so the greatest possible opening force acts on the body of the flow limiting element due to the pressure difference. In addition, tilting or tilting of the flow limiting element should be prevented.

Diese Aufgabe wird durch ein Durchflussbegrenzungselement für ein Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventil einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a flow-limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve of an internal combustion engine with the features of main claim 1.

Das Durchflussbegrenzungselement weist einen Regelkörper mit einem radial inneren Umströmungskörper auf, der in einem Strömungskanal eines Strömungsgehäuseteils angeordnet ist. Er ragt in einen düsenförmigen Abschnitt des Strömungskanals und wird aufgrund einer anliegenden Druckdifferenz und einer Federkraft aus dem düsenförmigen Abschnitt heraus- oder in diesen hineinbewegt. Die Federkraft wird durch eine Feder aufgebracht, über die der Regelkörper in eine aus dem düsenförmigen Abschnitt heraus weisenden Richtung belastet wird. Durch die Verwendung der Düsenform im Strömungskanal wird die zur Durchströmung zur Verfügung stehende Fläche in Abhängigkeit der anliegenden Druckdifferenz geändert, so dass bei größerer Druckdifferenz eine geringere Durchströmungsfläche zur Verfügung steht, wodurch der zum Aktivkohlefilter gelangende Volumenstrom auch bei hohen Druckdifferenzen begrenzt wird. Das Durchflussbegrenzungselement weist eine radiale Begrenzungswand auf, die einer zylindrischen Gehäusewand gegenüberliegt. Dadurch, dass an der Begrenzungswand des Regelkörpers mehrere über den Umfang verteilte Noppen ausgebildet sind, mit denen der Regelkörper die Gehäusewand berührt, wird eine Führung des Regelkörpers im Strömungsgehäuse hergestellt, durch welche eine Leichtgängigkeit aufgrund der kleinen Berührungsflächen erzielt wird, wodurch die Betätigungskräfte geringer sein können. Somit kann einerseits ein dichtender schmaler Spalt am Durchflussbegrenzungselement hergestellt werden, durch den ein Druckausgleich zwischen der Vorderseite und der Rückseite vermieden wird und trotz des geringen Spaltes wird eine Schwergängigkeit vermieden. Die Gehäusewand dient entsprechend als Führungswand und kann sowohl in den Regelkörper hineinragen oder diesen radial umgeben. Wenn die Gehäusewand in das Durchflussbegrenzungselement hineinragt, kann sie sowohl radial innerhalb als auch radial außerhalb der Begrenzungswand des Durchflussbegrenzungselementes, an der die Noppen ausgebildet sind, angeordnet werden, solange sich diese beiden Wände berührend gegenüberliegen. Des Weiteren wird durch das Verteilen der Noppen über den Umfang auch ein Verkanten des Durchflussbegrenzungselementes im Strömungsgehäuseteil vermieden.The flow restriction element has a control body with a radially inner flow body which is arranged in a flow channel of a flow housing part. It protrudes into a nozzle-shaped section of the flow channel and is moved out of or into the nozzle-shaped section due to an applied pressure difference and a spring force. The spring force is applied by a spring, via which the control body is loaded in a direction pointing out of the nozzle-shaped section. By using the nozzle shape in the flow channel, the area available for flow is changed depending on the pressure difference present, so that with a greater pressure difference a smaller flow area is available, whereby the volume flow reaching the activated carbon filter is limited even with high pressure differences. The flow restriction element has a radial restriction wall which is opposite a cylindrical housing wall. The fact that several knobs distributed over the circumference are formed on the boundary wall of the regulating body, with which the regulating body touches the housing wall, a guidance of the regulating body in the flow housing is produced, through which a smooth movement is achieved due to the small contact surfaces, whereby the actuating forces are lower be able. Thus, on the one hand, a sealing narrow gap can be produced on the flow-limiting element, by means of which pressure equalization between the front and the rear is avoided and, despite the small gap, sluggishness is avoided. The housing wall accordingly serves as a guide wall and can either protrude into the regulating body or surround it radially. If the housing wall protrudes into the flow limiting element, it can be arranged both radially inside and radially outside the limiting wall of the flow limiting element on which the knobs are formed, as long as these two walls are in contact with one another. Furthermore, by distributing the knobs over the circumference, tilting of the flow limiting element in the flow housing part is also avoided.

Vorzugsweise ist die Begrenzungswand des Regelkörpers jedoch eine radiale Außenwand, an der die Noppen ausgebildet sind, mit denen der Regelkörper die Gehäusewand, welche eine Innenwandfläche des Strömungsgehäuseteils ist, berührt. Somit umgibt die Gehäusewand den Regelkörper vollständig, so dass der Spalt zwischen der Gehäusewand und der Begrenzungswand gleichzeitig als Spaltdichtung dient, die einen Druckausgleich zwischen der Anströmseite und der Abströmseite des Durchflussbegrenzungselementes verzögert. Die Dichtwirkung wird dabei durch die Noppen noch verstärkt, da der Strömungswiderstand zusätzlich erhöht wird.Preferably, however, the boundary wall of the regulating body is a radial outer wall on which the knobs are formed, with which the regulating body touches the housing wall, which is an inner wall surface of the flow housing part. Thus, the housing wall completely surrounds the control body, so that the gap between the housing wall and the delimitation wall simultaneously serves as a gap seal which delays a pressure equalization between the inflow side and the outflow side of the flow restriction element. The sealing effect is reinforced by the knobs, as the flow resistance is also increased.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Noppen punktförmig die Gehäusewand berühren. Eine solche minimale Berührung sorgt für eine minimale Reibung, so dass die statische Druckdifferenz beinahe vollständig als das Durchflussbegrenzungselement verschiebende Druckkraft genutzt werden kann. Allerdings erfordert diese punktförmige Berührung auch eine sehr genaue Herstellung.It is particularly preferred if the knobs touch the housing wall at points. Such a minimal contact ensures minimal friction, so that the static pressure difference can be used almost completely as the pressure force displacing the flow-limiting element. However, this point-like contact also requires very precise production.

In einer besonderen Ausführung sind die Noppen als Kugelsegmente ausgeführt. Diese sind einfach herzustellen und ermöglichen es, dass auch bei geringen Toleranzabweichungen und daraus folgenden geringen Schrägstellungen eine Linienberührung zur Gehäusewand erhalten bleibt.In a special version, the knobs are designed as spherical segments. These are easy to manufacture and make it possible to maintain a line contact with the housing wall even with small tolerance deviations and the resulting slight inclinations.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind drei bis fünf Noppen gleichmäßig über den Umfang verteilt an der Begrenzungswand des Regelkörpers angeordnet. Durch drei Segmente kann bereits eine über den Umfang gleichmäßige Führung erreicht werden, wobei der Herstellungsaufwand minimiert wird.In a preferred embodiment, three to five knobs are distributed evenly over the circumference on the boundary wall of the control body. Even guidance over the circumference can be achieved by just three segments, with the manufacturing effort being minimized.

Vorzugsweise weist der Regelkörper einen radial äußeren Ring auf, an dessen radial äußerer Begrenzungswand die Noppen ausgebildet sind, wodurch der Druckverlust über das Durchflussbegrenzungselement gering gehalten wird und gleichzeitig durch den Ring zur Betätigung eine größere Kraftangriffsfläche zur Verfügung gestellt wird, was ein früheres Schalten des Durchflussbegrenzungselementes ermöglicht. Hierzu wird die den Ring umgebende Wand des Strömungsgehäuseteils sehr nah zum Ring angeordnet, so dass lediglich ein enger Spalt freibleibt, der einen Strömungswiderstand bietet und so eine Spaltdichtung bildet. Durch diese Ausführung wird verhindert, dass ein Druckausgleich zwischen der Anströmseite des Ringes, also der Seite, die zum Aktor gerichtet ist, und der stromabwärtigen Seite erfolgt. Entsprechend bleibt auch bei fortschreitender Öffnung des Durchflussbegrenzungselementes die Druckdifferenz am Ring erhalten, wodurch auch die Öffnungskraft über den gesamten Hub des Durchflussbegrenzungselementes erhalten bleibt. Die Noppen sind bei dieser Ausführung sehr einfach anzuformen.The regulating body preferably has a radially outer ring, on the radially outer boundary wall of which the knobs are formed, whereby the pressure loss across the flow restriction element is kept low and at the same time a larger force application surface is made available by the ring for actuation, which enables the flow restriction element to be switched earlier. For this purpose, the wall of the flow housing part surrounding the ring is arranged very close to the ring, so that only a narrow gap remains free, which offers a flow resistance and thus forms a gap seal. This design prevents pressure equalization between the upstream side of the ring, that is to say the side that is directed towards the actuator, and the downstream side. Correspondingly, the pressure difference on the ring is retained even as the flow restriction element continues to open, whereby the opening force is also retained over the entire stroke of the flow restriction element. The knobs are very easy to shape in this version.

Eine besonders einfache und wenig Bauraum verwendende Ausführung ergibt sich, wenn gegen den äußeren Ring die Feder anliegt, wobei radial zwischen dem Ring und dem Umströmungskörper ein oder mehrere Durchlassöffnungen ausgebildet sind. Auch wird auf diese Weise die Feder außerhalb des durchströmten Bereiches angeordnet und verursacht somit keine zusätzlichen Druckverluste.A particularly simple design that uses little space is obtained when the spring rests against the outer ring, one or more passage openings being formed radially between the ring and the flow body. In this way, the spring is also arranged outside the area through which the flow passes and thus does not cause any additional pressure losses.

Die Noppen sind entsprechend in einem Spalt angeordnet, der zwischen einer Innenfläche der Gehäusewand eines Strömungsgehäuseteils und dem radial äußeren Ring ausgebildet ist und vergrößern den durch die Spaltdichtung erzeugten Strömungswiderstand. So wird eine zuverlässige Führung über den gesamten Hub des Durchflussbegrenzungselementes sichergestellt.The knobs are correspondingly arranged in a gap which is formed between an inner surface of the housing wall of a flow housing part and the radially outer ring and increase the flow resistance generated by the gap seal. This ensures reliable guidance over the entire stroke of the flow-limiting element.

Vorzugsweise weist der Umströmungskörper eine sphärisch oder kegelig geformte Umströmungsfläche auf, die gegenüberliegend zu einer Innenfläche des düsenförmigen Abschnitts angeordnet ist, wobei der radial äußere Ring radial außerhalb des kleinsten Durchströmungsquerschnitts des düsenförmigen Abschnitts des Strömungskanals angeordnet ist und einen Boden aufweist, von dem aus sich die radial äußere Begrenzungswand axial in eine von dem düsenförmigen Abschnitt weg weisenden Richtung erstreckt. Durch die sphärische Form des Umströmungskörpers in Zusammenhang mit dem düsenförmigen Abschnitt wird eine Vergleichmäßigung des Durchflusses zum Aktivkohlefilter erzielt, so dass ein beinahe konstanter Durchfluss für verschiedene Druckdifferenzen erreicht werden kann. Durch die Anordnung der Durchlassöffnungen wird der Druckverlust über das Durchflussbegrenzungselement gering gehalten. Der Ring dient zwar als Angriffsfläche für eine anliegende Druckdifferenz, beziehungsweise den entstehenden statischen Druck, jedoch befindet er sich außerhalb der Hauptströmung durch den Strömungskanal, so dass er nur in geringem Maß einen Druckverlust verursacht. Bei maximaler Verschiebung des Durchflussbegrenzungselementes gegen die Federkraft liegt das Durchflussbegrenzungselement noch mit dem Ring gegen das axiale Ende des düsenförmigen Abschnitts, welches als Anschlag dient, an. Der Boden des äußeren Ringes dient dazu, die Funktion des radial äußeren Ringes als Kraftangriffsfläche zu verstärken, da sich Staudruckflächen auf dem Boden bilden, da der Druck auf dem Boden länger aufrechterhalten wird, da eine Abströmung nach radial außen durch die Begrenzungswand reduziert wird. Des Weiteren dient diese Wand als Anschlag am Strömungsgehäuseteil in der Endlage. Zusätzlich verstärkt diese Wand die Wirkung als Spaltdichtung, da sie den Spalt zwischen dem radial äußeren Ring und der umliegenden Wand des Strömungsgehäuseteils verlängert, wodurch der Strömungswiderstand erhöht wird.The flow body preferably has a spherically or conically shaped flow surface which is arranged opposite an inner surface of the nozzle-shaped section, the radially outer ring being arranged radially outside the smallest flow cross-section of the nozzle-shaped section of the flow channel and having a base from which the radially outer boundary wall extends axially in a direction facing away from the nozzle-shaped portion. Due to the spherical shape of the flow body in connection with the nozzle-shaped section, the flow to the activated carbon filter is made more even, so that an almost constant flow can be achieved for different pressure differences. The arrangement of the passage openings keeps the pressure loss across the flow limiting element low. Although the ring serves as a contact surface for an applied pressure difference or the resulting static pressure, it is located outside the main flow through the flow channel, so that it only causes a slight pressure loss. At maximum displacement of the flow-limiting element against the spring force, the flow-limiting element still rests with the ring against the axial end of the nozzle-shaped section, which serves as a stop. The bottom of the outer ring serves to reinforce the function of the radially outer ring as a force application surface, since dynamic pressure surfaces are formed on the bottom, since the pressure on the bottom is maintained longer, since an outflow radially outward through the boundary wall is reduced. This wall also serves as a stop on the flow housing part in the end position. In addition, this wall increases the effect as a gap seal, since it extends the gap between the radially outer ring and the surrounding wall of the flow housing part, whereby the flow resistance is increased.

Auch ist es vorteilhaft, wenn sich vom Boden des radial äußeren Rings eine radial innere Begrenzungswand axial in eine vom düsenförmigen Abschnitt weg weisenden Richtung erstreckt und in Umfangsrichtung zwischen den Durchlassöffnungen am Regelkörper Stege ausgebildet sind, über die der radial äußere Ring am Umströmungskörper befestigt ist, wobei die radial innere Begrenzungswand Öffnungsschlitze aufweist, die in radialer Verlängerung der Stege angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird die Wirkung des Bodens als Kraftangriffsfläche noch verstärkt, da auch ein Abströmen nach radial innen verhindert wird. Auch wird eine besonders starke Stauwirkung und somit eine besonders hohe Betätigungskraft erzielt, da in Umfangsrichtung zwischen den Durchlassöffnungen am Regelkörper die Stege ausgebildet sind, und in der radial inneren Begrenzungswand die Öffnungsschlitze in radialer Verlängerung der Stege angeordnet sind. Die Öffnungsschlitze müssen dabei selbstverständlich nicht die gleiche Breite aufweise wie die Stege. Dabei wirken die Stege als Staudruckpunkte, von denen aus die durch den Staudruck entstehende Strömung über die Öffnungsschlitze auf den Boden des radial äußeren Ringes geleitet wird und dort erneut eine gegen die Feder wirkende Kraft erzeugt. Entsprechend wird der Schaltpunkt zu kleineren Druckdifferenzen hin verschoben.It is also advantageous if a radially inner boundary wall extends axially from the bottom of the radially outer ring in a direction pointing away from the nozzle-shaped section and webs are formed in the circumferential direction between the passage openings on the regulating body, via which the radially outer ring is attached to the flow body. wherein the radially inner boundary wall has opening slots which are arranged in a radial extension of the webs. This arrangement increases the effect of the floor as a force application surface, since it also prevents an outflow radially inward. A particularly strong damming effect and thus a particularly high actuation force is also achieved, since the webs are formed in the circumferential direction between the passage openings on the control body, and the opening slots are arranged in the radially inner boundary wall as a radial extension of the webs. Of course, the opening slots do not have to have the same width as the webs. The webs act as dynamic pressure points, from which the flow resulting from the dynamic pressure is directed via the opening slits to the bottom of the radially outer ring and there again generates a force acting against the spring. Accordingly, the switching point is shifted towards smaller pressure differences.

Es wird somit ein Durchflussbegrenzungselement für ein Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventil geschaffen, mit dem bei einem zu hohen Überdruck gegenüber Atmosphäre im Tank passiv der Kraftstoffdampf zum Aktivkohlefilter abgeführt werden kann. Zusätzlich wird ein zu schnelles Abströmen des Kraftstoffdampfes aus dem Tank und zum Aktivkohlefilter durch das erfindungsgemäße Durchflussbegrenzungselement verhindert, welches den Durchfluss für alle Drücke auf einen Maximaldurchfluss begrenzt, welcher einer vom Aktivkohlefilter zu absorbierenden beziehungsweise zu speichernden Kraftstoffdampfdurchfluss entspricht. Dieser Durchfluss wird bereits bei geringen Druckdifferenzen aufgrund der geringen Druckverluste und der hohen zur Verfügung gestellten Kraftangriffsflächen erreicht. Auch wird eine entgegengesetzt wirkende Reibungskraft minimiert, so dass das Durchflussbegrenzungselement aufgrund der einfachen und effektiven Gleitführung bereits bei relativ geringen Betätigungskräften bewegt werden kann. Durch die exakte Führung über den Umfang wird auch ein Verkanten oder eine die Reibung vergrößernde Schrägstellung vermieden.A flow-limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve is thus created with which the fuel vapor can be passively discharged to the activated carbon filter if the excess pressure in relation to the atmosphere in the tank is too high. In addition, the fuel vapor from flowing out of the tank and to the activated carbon filter too quickly is prevented by the flow limiting element according to the invention, which limits the flow for all pressures to a maximum flow rate which is to be absorbed by the activated carbon filter or corresponds to the fuel vapor flow to be stored. This flow rate is achieved even at low pressure differences due to the low pressure losses and the high force application areas made available. A frictional force acting in the opposite direction is also minimized, so that the flow-limiting element can be moved even with relatively low actuating forces due to the simple and effective sliding guide. The exact guidance over the circumference also prevents tilting or an inclination that increases friction.

Ein Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventils mit einem erfindungsgemäßen Durchflussbegrenzungselement für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zur Verwendung bei einem Hybridantrieb, ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

1 zeigt eine Seitenansicht eines Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventils mit schematisch dargestellten angeschlossenen Komponenten.
2 zeigt eine Seitenansicht des Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventils aus 1 mit einem erfindungsgemäßen Durchflussbegrenzungselement in geschnittener Darstellung.
Die 3 zeigt eine Seitenansicht des Regelkörpers des erfindungsgemäßen Durchflussbegrenzungselement in geschnittener Darstellung.

An embodiment of a fuel vapor switching and ventilation valve with a flow limiting element according to the invention for an internal combustion engine, in particular for use in a hybrid drive, is shown in the figures and is described below.

1 shows a side view of a fuel vapor switching and ventilation valve with connected components shown schematically.
2 FIG. 13 shows a side view of the fuel vapor switch and vent valve of FIG 1 with a flow restriction element according to the invention in a sectional view.
the 3 shows a side view of the control body of the flow limiting element according to the invention in a sectional view.

Wie in 1 dargestellt ist, weist das Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventil 10 einen ersten Anschluss 12 auf, der seitlich aus einem Gehäuse 14 des Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventils 10 ragt und einen zweiten axialen Anschluss 16 auf. Der erste, seitliche Anschluss 12 ist mit einem Kraftstofftank 18 verbunden, während der zweite axiale Anschluss 16 mit einem Aktivkohlefilter 20 verbunden ist. Vom Aktivkohlefilter 20 führt eine Leitung über ein Kraftstoffdampfauslassventil 22 zur Atmosphäre oder über eine zweite Leitung, in der ein Spülventil 24 angeordnet ist, zu einer Verbrennungskraftmaschine 26, wo die Kraftstoffdämpfe der Verbrennung zugeführt werden können.As in 1 is shown, has the fuel vapor switching and venting valve 10 a first connection 12th on the side of a housing 14th of the fuel vapor switching and ventilation valve 10 protrudes and a second axial connection 16 on. The first, side connection 12th is with a fuel tank 18th connected, while the second axial connection 16 with an activated carbon filter 20th connected is. From the activated carbon filter 20th leads a line over a fuel vapor outlet valve 22nd to the atmosphere or via a second line in which a flush valve 24 is arranged to an internal combustion engine 26th where the fuel vapors can be burned.

Der Aufbau des Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventils 10 ist in 2 zu erkennen. Es besteht aus einem Elektromagneten 28, der als Aktor dient und eine auf einen Spulenträger 30 gewickelte Spule 32, einen innenliegenden Kern 34, einen axial verschiebbaren Anker 36 sowie ein die Spule 32 radial umgebendes Joch 38 und jeweils ein an den axialen Enden des Spulenträgers 30 angeordnetes Rückschlussblech 40 aufweist, welche einen elektromagnetischen Kreis bilden. Dieser Elektromagnet 28 und insbesondere das Joch 38 ist zur Bildung eines Aktorgehäuseteils 42 des Gehäuses 14 mit einem Kunststoff umspritzt, welches auch einen Stecker 44 und Befestigungsaugen 46 ausbildet und am zum Kern 34 entgegengesetzten Ende eine axiale Öffnung 48 aufweist, in die eine Gleitbuchse 50 eingeschoben ist, welche den Anker 36 führt. Diese Gleitbuchse 50 ist aus einem nicht magnetisierbaren Material und topfförmig ausgebildet, wobei der Boden 52 gegen den Kern 34 anliegt. Der Hauptführungsbereich der Gleitbuchse 50 ist von einer weichmagnetischen Buchse 54 umgeben, welche in das Rückschlussblech 40 und den Spulenträger 30 eingepresst ist. Die Gleitbuchse 50 weist eine radiale Erweiterung 55 auf, von der aus sich an ihrem offenen Ende ein erweiterter Bereich 56 erstreckt, der gegenüberliegend zu den die Öffnung 48 begrenzenden Wandflächen des Aktorgehäuseteils 42 angeordnet ist, wobei zwischen dem erweiterten Bereich 56 der Gleitbuchse 50 und der die Öffnung 48 begrenzenden Wandfläche ein Dichtring 58 angeordnet ist, durch den ein Eindringen von Kraftstoffdampf in Richtung der Spule 32 verhindert wird.The structure of the fuel vapor switching and ventilation valve 10 is in 2 to recognize. It consists of an electromagnet 28 , which serves as an actuator and one on a coil carrier 30th wound coil 32 , an internal core 34 , an axially displaceable anchor 36 as well as a the coil 32 radially surrounding yoke 38 and one at each axial end of the coil former 30th arranged return plate 40 which form an electromagnetic circuit. This electromagnet 28 and especially the yoke 38 is to form an actuator housing part 42 of the housing 14th encapsulated with a plastic, which also has a plug 44 and fastening eyes 46 trains and on to the core 34 opposite end an axial opening 48 has, in which a sliding bush 50 is inserted, which is the anchor 36 leads. This sliding bush 50 is made of a non-magnetizable material and is cup-shaped, with the bottom 52 against the core 34 is applied. The main guide area of the sliding bush 50 is from a soft magnetic socket 54 surrounded, which in the return plate 40 and the bobbin 30th is pressed in. The sliding bush 50 exhibits a radial extension 55 on, from which an extended area extends at its open end 56 extends opposite to the the opening 48 limiting wall surfaces of the actuator housing part 42 is arranged, with between the extended area 56 the sliding bush 50 and the opening 48 limiting wall surface a sealing ring 58 is arranged through which a penetration of fuel vapor in the direction of the coil 32 is prevented.

Am Aktorgehäuseteil 42 ist ein erstes Strömungsgehäuseteil 60 befestigt, welches den ersten Anschluss 12 ausbildet und in dem ein Ventilkörper 62 bewegbar ist, welcher mit dem Anker 36 gekoppelt ist, indem am Anker 36 eine Ventilstange 64 befestigt ist, an der der Ventilkörper 62 kardanisch befestigt ist. Die Befestigung der Ventilstange 64 am Anker 36 erfolgt, indem die Ventilstange 64 durch eine Durchgangsbohrung 66 im Anker 36 geschoben wird bis die Ventilstange 64 mit einer Erweiterung 68 axial gegen das zum Ventilkörper 62 weisende Ende des Ankers 36 anliegt. In diesem Zustand ragt die Ventilstange 64 am entgegengesetzten Ende aus dem Anker 36 heraus und kann dort umgeformt werden, so dass eine Art Nietkopf 70 in einer kreisringförmigen Ausnehmung 72 an der zum Kern 34 weisenden Seite des Ankers 36 anliegt. An der entgegengesetzten Seite weist die Ventilstange 64 ebenfalls eine Art Nietkopf 74 auf, der in den Ventilkörper 62 ragt, so dass der Ventilkörper 62 ankerseitig gegen das flache Ende des Nietkopfes 74 anliegt, wozu am Ventilkörper 62 eine Öffnung 76 ausgebildet ist, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der Ventilstange 64 entspricht. Die runde Seite des Nietkopfes 74 ist gegenüberliegend zu einem radial in das Innere des Ventilkörpers 62 ragenden Vorsprung 78 angeordnet, so dass der Ventilkörper 62 lediglich geringfügig axial relativ zur Ventilstange 64 beweglich ist.On the actuator housing part 42 is a first flow housing part 60 attached, which is the first connector 12th forms and in which a valve body 62 is movable, which with the anchor 36 is coupled by at the anchor 36 a valve rod 64 is attached to which the valve body 62 is gimbaled. The fastening of the valve rod 64 at anchor 36 is done by the valve rod 64 through a through hole 66 in anchor 36 is pushed up to the valve stem 64 with an extension 68 axially against the valve body 62 pointing end of the anchor 36 is applied. In this state, the valve rod protrudes 64 from the anchor at the opposite end 36 out and can be reshaped there, so that a kind of rivet head 70 in a circular recess 72 at the core 34 facing side of the anchor 36 is applied. The valve rod points on the opposite side 64 also a kind of rivet head 74 on that in the valve body 62 protrudes so that the valve body 62 on the anchor side against the flat end of the rivet head 74 rests, including on the valve body 62 an opening 76 is formed, the diameter of which is essentially the diameter of the valve rod 64 is equivalent to. The round side of the rivet head 74 is opposite to one radially into the interior of the valve body 62 protruding lead 78 arranged so that the valve body 62 only slightly axially relative to the valve rod 64 is movable.

Eine erste Feder 80 spannt den Ventilkörper 62 einerseits gegen die flache Seite des Nietkopfes 74 vor und andererseits den Ventilkörper 62 mit dem Anker 36 gegen einen ersten Ventilsitz 82, der am ersten Strömungsgehäuseteil 60 ausgebildet ist, indem die Feder 80 zwischen den Ventilkörper 62 und die Erweiterung 55 der Gleitbuchse 50 eingespannt wird.A first feather 80 tensions the valve body 62 on the one hand against the flat side of the rivet head 74 before and on the other hand the valve body 62 with the anchor 36 against a first valve seat 82 , the one on the first flow housing part 60 is formed by the spring 80 between the valve body 62 and the extension 55 the sliding bush 50 is clamped.

Im geschlossenen Zustand liegt der Ventilkörper 62 mit einer ersten, radial äußeren Auflagefläche 84, die als Dichtlippe eines Dichtelementes 86 ausgebildet ist, gegen den ersten Ventilsitz 82 an, der eine Durchströmungsöffnung 87 umgibt. Das Dichtelement 86 besteht aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomer und ist an einem Trägerelement 88 befestigt, über welches auch die Verbindung zur Ventilstange 64 besteht, so dass der Vorsprung 78 und die Öffnung 76 am Trägerelement 88 ausgebildet sind. Das Trägerelement 88 deckt das Dichtelement 86 in Richtung des Ankers 36 weitestgehend ab und umgibt dieses auch zumindest teilweise radial. Das Dichtelement 86 weist zusätzlich zur ersten Auflagefläche 84 noch eine weitere radial innerhalb der ersten Auflagefläche 84 platzierte, zweite Auflagefläche 90 auf, die ebenfalls als Dichtlippe ausgeführt ist und axial näher zum Anker 36 angeordnet ist als die erste Auflagefläche 84 und mit der das Dichtelement 86 auf einen zweiten Ventilsitz 92 absenkbar ist.The valve body is in the closed state 62 with a first, radially outer bearing surface 84 that act as a sealing lip of a sealing element 86 is formed against the first valve seat 82 on, the one throughflow opening 87 surrounds. The sealing element 86 consists of an elastic material, in particular an elastomer, and is on a carrier element 88 attached, via which the connection to the valve rod 64 exists so that the lead 78 and the opening 76 on the carrier element 88 are trained. The carrier element 88 covers the sealing element 86 towards the anchor 36 largely from and also at least partially surrounds it radially. The sealing element 86 points in addition to the first support surface 84 yet another radially inside the first bearing surface 84 placed, second support surface 90 on, which is also designed as a sealing lip and axially closer to the armature 36 is arranged as the first support surface 84 and with which the sealing element 86 on a second valve seat 92 is lowerable.

Dieser zweite Ventilsitz 92 ist axial bewegbar und an einem erfindungsgemäßen Durchflussbegrenzungselement 94 ausgebildet, welches bei Auflage auf der zweiten Auflagefläche 90 eine radial innerhalb der zweiten Auflagefläche 90 ausgebildete Durchlassöffnung 96 am Dichtelement 86 und am Ventilkörper 62 verschließt.This second valve seat 92 is axially movable and attached to a flow restriction element according to the invention 94 formed, which when placed on the second bearing surface 90 one radially inward of the second bearing surface 90 formed passage opening 96 on the sealing element 86 and on the valve body 62 locks.

Das Durchflussbegrenzungselement 94 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem Ventilsitzkörper 98, der aus einem Befestigungsstift 97 und einer sich senkrecht zur Mittelachse erstreckenden Auflagefläche 99 besteht, an der der zweite Ventilsitz 92 ausgebildet ist, und einem Regelkörper 100 mit einem zentralen Sackloch 101, in welches sich der Befestigungsstift 97 des Ventilsitzkörpers 98 zur Befestigung des Regelkörpers 100 am Ventilsitzkörper 98 erstreckt.The flow restriction element 94 is designed in two parts in the present embodiment and consists of a valve seat body 98 coming out of a fastening pin 97 and a support surface extending perpendicular to the central axis 99 exists on which the second valve seat 92 is formed, and a control body 100 with a central blind hole 101 , in which the fastening pin 97 of the valve seat body 98 for fastening the control body 100 on the valve seat body 98 extends.

Der Regelkörper 100 weist einen radial inneren Umströmungskörper 102 mit einer sphärisch geformten Umströmungsfläche 103 auf, welcher mit einem düsenförmigen Abschnitt 104 korrespondiert, der an einer Innenfläche 106 eines zweiten Strömungsgehäuseteils 108 ausgebildet ist, welches am ersten Strömungsgehäuseteil 60 befestigt ist und einen Strömungskanal 107 ausbildet, der am zweiten, axialen Anschluss 16 mündet.The rule body 100 has a radially inner flow body 102 with a spherically shaped flow area 103 on, which has a nozzle-shaped section 104 corresponds to that on an inner surface 106 a second flow housing part 108 is formed, which on the first flow housing part 60 is attached and a flow channel 107 forms that on the second, axial connection 16 flows out.

Der Regelkörper 100 weist Stege 110 auf, die sich vom Umströmungskörper 102 nach radial außen erstrecken und den Umströmungskörper 102 mit einem radial äußeren Ring 112 verbinden. Entsprechend werden in Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Stegen 110 sowie zwischen der Umströmungsfläche 103 und dem Ring 112 mehrere Durchlassöffnungen 114 gebildet.The rule body 100 has bridges 110 on, which is from the flow body 102 extend radially outward and the flow body 102 with a radially outer ring 112 associate. Correspondingly, viewed in the circumferential direction, between the webs 110 as well as between the flow area 103 and the ring 112 several passage openings 114 educated.

Das zweite Strömungsgehäuseteil 108 weist einen radial inneren, ringförmigen Vorsprung 116 auf, an dessen Innenseite der düsenförmige Abschnitt 104 ausgebildet ist und dessen axiales Ende als Anschlag 118 für die Bewegung des Durchflussbegrenzungselementes 94 dient, welches bei Anliegen des Rings 112 am Anschlag 118 lediglich einen engen Spalt 120 zwischen der Umströmungsfläche 103 und der Innenfläche 106 des düsenförmigen Abschnitts 104 freigibt. Das Durchflussbegrenzungselement 94 wird mittels einer zweiten Feder 122, die zwischen einer Axialnut 124 des Ringes 112 und einer Auflagefläche 126 am zweiten Strömungsgehäuseteil 108 eingespannt ist, in Richtung des Ventilkörpers 62 und vom Anschlag 118 wegweisend belastet, so dass die Feder 122 den zweiten Ventilsitz 92 gegen den Ventilkörper 62 drückt und den Umströmungskörper 102 aus dem kleinsten Querschnitt des düsenförmigen Abschnittes 104 heraus belastet.The second flow housing part 108 has a radially inner, annular projection 116 on, on the inside of the nozzle-shaped section 104 is formed and its axial end as a stop 118 for the movement of the flow restriction element 94 which is used when the ring is attached 112 at the stop 118 just a narrow gap 120 between the flow area 103 and the inner surface 106 of the nozzle-shaped section 104 releases. The flow restriction element 94 is by means of a second spring 122 between an axial groove 124 of the ring 112 and a support surface 126 on the second flow housing part 108 is clamped in the direction of the valve body 62 and from the stop 118 pioneeringly loaded, so that the spring 122 the second valve seat 92 against the valve body 62 presses and the flow body 102 from the smallest cross section of the nozzle-shaped section 104 burdened out.

An der zur Axialnut 124 axial entgegengesetzten Seite des Ringes 112 weist dieser einen Boden 128 auf, von dem aus sich radial innen eine radial innere Begrenzungswand 130 und radial außen eine radial äußere Begrenzungswand 132 axial in Richtung zum Aktor beziehungsweise zum Ventilsitz 92 erstrecken. In der inneren Begrenzungswand 130 sind gegenüberliegend zu den Stegen 110 Öffnungsschlitze 134 ausgebildet, über die der Boden 128 des Ringes mit der Oberfläche der Stege 110 fluidisch unmittelbar verbunden ist. Die radial äußere Begrenzungswand 132 ist radial unmittelbar gegenüberliegend zu einer zylindrischen Gehäusewand 136 des umgebenden Strömungsgehäuseteils 60 angeordnet, so dass lediglich ein enger Spalt zwischen der radial äußeren Begrenzungswand 132 und dem Strömungsgehäuseteil 60 verbleibt, der als Spaltdichtung wirkt. Des Weiteren dient die Begrenzungswand 132 als Anschlag, durch den die Endlage des Durchflussbegrenzungselementes 94 festgelegt wird.At the one to the axial groove 124 axially opposite side of the ring 112 this has a bottom 128 on, from which radially inside a radially inner boundary wall 130 and a radially outer boundary wall radially on the outside 132 axially in the direction of the actuator or the valve seat 92 extend. In the inner boundary wall 130 are opposite the piers 110 Opening slits 134 formed over which the ground 128 of the ring with the surface of the webs 110 is fluidically connected directly. The radially outer boundary wall 132 is radially directly opposite to a cylindrical housing wall 136 of the surrounding flow housing part 60 arranged so that only a narrow gap between the radially outer boundary wall 132 and the flow housing part 60 remains, which acts as a gap seal. The boundary wall is also used 132 as a stop through which the end position of the flow limiting element 94 is set.

Erfindungsgemäß sind an der radial äußeren Begrenzungswand 132 drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Noppen 138 ausgebildet, mit denen der Regelkörper 100 jeweils punktförmig gegen die umgebende zylindrische Gehäusewand 136 anliegt. Diese Noppen 138 dienen entsprechend einer gleichmäßigen Führung des Durchflussbegrenzungselementes 94 im Strömungsgehäuseteil 60, wodurch auftretende Reibungskräfte minimiert werden und ein Verkanten des Durchflussbegrenzungselementes 94 verhindert wird.According to the invention are on the radially outer boundary wall 132 three knobs evenly distributed over the circumference 138 formed with which the control body 100 each point against the surrounding cylindrical housing wall 136 is applied. These knobs 138 serve to ensure a uniform guidance of the flow limiting element 94 in the flow housing part 60 , whereby occurring frictional forces are minimized and tilting of the flow restriction element 94 is prevented.

Die Funktion des Ventils ist nun so, dass im Normalzustand der Ventilkörper 62 auf dem ersten Ventilsitz 82 und dem zweiten Ventilsitz 92 aufliegt und somit keine Durchströmung zwischen den Anschlüssen 12, 16 vorliegt.The function of the valve is now such that in the normal state the valve body 62 on the first valve seat 82 and the second valve seat 92 and therefore no flow between the connections 12th , 16 is present.

Steigt nun beispielsweise aufgrund von Erwärmung der Druck im Kraftstofftank 18 und damit am ersten Anschluss 12 auf beispielsweise über 0,3 bar Überdruck gegenüber Atmosphäre wird der zweite Ventilsitz 92 von der zweiten Auflagefläche 90 des Ventilkörpers 62 abgehoben, da bei diesem Druck die am Durchflussbegrenzungselement 94 aufgrund der Druckdifferenz wirkenden Kräfte größer sind als die Federkraft der zweiten Feder 122. Entsprechend strömt Kraftstoffdampf vom ersten Anschluss 12 über die Durchlassöffnung 96 am Ventilkörper 62 und die Durchströmungsöffnung 87 im Inneren des ersten Ventilsitzes 82 sowie durch die Durchlassöffnungen 114 zwischen den Stegen 110 und dem Spalt 120 zum zweiten Anschluss 16 und damit in Richtung des Aktivkohlefilters 20, so dass der Druck im Kraftstofftank 18 abgebaut wird. Der dabei entstehende Volumenstrom wird durch die Lage des Umströmungskörpers 102 im düsenförmigen Abschnitt 104 beeinflusst.If, for example, the pressure in the fuel tank rises due to heating 18th and thus at the first connection 12th the second valve seat is set to, for example, over 0.3 bar overpressure compared to the atmosphere 92 from the second support surface 90 of the valve body 62 lifted, because at this pressure the flow control element 94 due to the pressure difference acting forces are greater than the spring force of the second spring 122 . Accordingly, fuel vapor flows from the first connection 12th via the passage opening 96 on the valve body 62 and the throughflow opening 87 inside the first valve seat 82 as well as through the passage openings 114 between the webs 110 and the gap 120 to the second connection 16 and thus in the direction of the activated carbon filter 20th so that the pressure in the fuel tank 18th is dismantled. The resulting volume flow is determined by the position of the flow body 102 in the nozzle-shaped section 104 influenced.

Bei sehr großen Drücken, die zu Volumenströmen führen würden, die nicht mehr vom Aktivkohlefilter 20 absorbiert werden können, tritt die Funktion des Durchflussbegrenzungselementes 94 in Kraft. Dieses wird bei sehr hohen Druckunterschieden bis gegen den Anschlag 118 verschoben. In dieser Position wird lediglich ein minimaler Spalt 120 zwischen dem Umströmungskörper 102 und dem düsenförmigen Abschnitt 104 freigegeben, der einen maximalen Durchfluss zulässt, der dem maximal zulässigen Durchfluss des Aktivkohlefilters 20 von beispielsweise etwa 220 l/min entspricht. Dies wird dadurch erreicht, dass der Boden 128 des radial äußeren Ringes 112 vollständig als zusätzliche Kraftangriffsfläche genutzt wird, auf welche die Strömung vom ersten Anschluss 12 trifft. Die Begrenzungswand 132 verhindert dabei ein einfaches Abströmen des Kraftstoffdampfes vom Ring 112, dient als Anschlag zum Strömungsgehäuseteil 60 in der anderen Endlage und bildet ein Hindernis für ein Abströmen über die radial äußere Fläche über den gesamten Hub des Durchflussbegrenzungselementes 94. Die Noppen 138 bilden dabei einen zusätzlichen Strömungswiderstand. Die so aufgebrachte Kraft kann auch fast vollständig zur Verschiebung genutzt werden, da die Reibung durch die Noppen 138 minimiert wird. Die Begrenzungswand 130 sorgt für eine Beruhigung der Strömung mit dem Ziel einen hohen statischen Druck zu erzeugen und kann ebenfalls als Anschlag oder Teil einer Labyrinthdichtung genutzt werden. Stattdessen bildet der Ring 112 auf diese Weise eine zusätzliche Staudruckfläche. Diese Wirkung wird durch die vorhandenen Öffnungsschlitze 134 noch verstärkt, da die auf die Stege 110 treffende Strömung über die Öffnungsschlitze 134 ebenfalls auf den Boden 128 des Ringes 112 gelenkt wird, wodurch die entstehenden statischen Drücke eine noch größere Kraftwirkung auf das Durchflussbegrenzungselement 94 haben. Entsprechend kann auch ohne zu große Druckverluste zu erzeugen, eine ausreichend große Aktivierungskraft zur Verfügung gestellt werden. Vor allem kann die statische Druckdifferenz, die auf den radial äußeren Ring wirkt, durch den als Spaltdichtung wirkenden engen Spalt zwischen der radial äußeren Begrenzungswand 132 und dem umliegenden Strömungsgehäuseteil 60 aufrecht erhalten werden.At very high pressures that would lead to volume flows that are no longer from the activated carbon filter 20th can be absorbed, the function of the flow restriction element occurs 94 in force. In the case of very high pressure differences, this is up to the stop 118 postponed. There is only a minimal gap in this position 120 between the flow body 102 and the nozzle-shaped section 104 released, which allows a maximum flow rate that corresponds to the maximum flow rate of the activated carbon filter 20th of, for example, about 220 l / min. This is achieved by making the floor 128 of the radially outer ring 112 is completely used as an additional force application surface onto which the flow from the first connection 12th meets. The boundary wall 132 prevents the fuel vapor from simply flowing off the ring 112 , serves as a stop for the flow housing part 60 in the other end position and forms an obstacle to an outflow over the radially outer surface over the entire stroke of the flow restriction element 94 . The knobs 138 form an additional flow resistance. The force applied in this way can also be used almost completely for displacement, as the friction is created by the knobs 138 is minimized. The boundary wall 130 ensures a calming of the flow with the aim of generating a high static pressure and can also be used as a stop or part of a labyrinth seal. Instead, the ring forms 112 in this way an additional dynamic pressure surface. This effect is due to the existing opening slits 134 even more so because the ones on the jetties 110 Appropriate flow through the opening slits 134 also on the floor 128 of the ring 112 is steered, whereby the resulting static pressures an even greater force effect on the flow-limiting element 94 to have. Correspondingly, a sufficiently large activation force can also be made available without generating excessive pressure losses. Above all, the static pressure difference that acts on the radially outer ring can be achieved through the narrow gap, which acts as a gap seal, between the radially outer boundary wall 132 and the surrounding flow housing part 60 be maintained.

In den anderen Zuständen wird der Durchfluss durch den Spalt 120 in Abhängigkeit der anliegenden Druckdifferenz geändert, also mit fallendem Druck ein größerer Durchströmungsquerschnitt zur Verfügung gestellt. Dabei ist jedoch zu beachten, dass durch die Form des Umströmungskörpers 102 der Druckverlust sehr niedrig gehalten wird, so dass auch bei relativ geringen Druckdifferenzen ein relativ hoher Volumenstrom gefördert werden kann.In the other states the flow is through the gap 120 changed as a function of the applied pressure difference, i.e. a larger flow cross-section is made available with falling pressure. It should be noted, however, that due to the shape of the flow body 102 the pressure loss is kept very low, so that a relatively high volume flow can be conveyed even with relatively low pressure differences.

Fällt nun beispielweise aufgrund der Tankentleerung der Druck im Kraftstofftank 18 und damit am ersten Anschluss 12 auf beispielsweise unter -0,1 bar Unterdruck gegenüber Atmosphäre wird der Ventilkörper 62 vom ersten Ventilsitz 82 abgehoben, da bei diesem Druck die am Ventilkörper 62 aufgrund der Druckdifferenz wirkenden Kräfte größer sind als die Federkraft der ersten Feder 80. Entsprechend strömt Luft vom zweiten Anschluss 16 durch den Spalt 120 zwischen dem Regelkörper 100 und dem düsenförmigen Abschnitt 104 sowie durch die Durchströmungsöffnung 87 und radial zwischen dem Ventilkörper 62 und dem ersten Ventilsitz 82 zum ersten Anschluss 12, so dass ein Druckausgleich im Tank erfolgt. Das Durchflussbegrenzungselement 94 liegt in diesem Zustand weiter an der zweiten Auflagefläche 90 des Ventilkörpers 62 an, wird also durch die zweite Feder 122 mit in Richtung des Elektromagneten 28 bewegt.If, for example, the pressure in the fuel tank drops due to the tank emptying 18th and thus at the first connection 12th the valve body is set to, for example, below -0.1 bar negative pressure compared to the atmosphere 62 from the first valve seat 82 lifted because at this pressure on the valve body 62 due to the pressure difference acting forces are greater than the spring force of the first spring 80 . Correspondingly, air flows from the second connection 16 through the gap 120 between the regulating body 100 and the nozzle-shaped section 104 as well as through the flow opening 87 and radially between the valve body 62 and the first valve seat 82 to the first connection 12th so that the pressure in the tank is equalized. The flow restriction element 94 in this state is still on the second support surface 90 of the valve body 62 on, is therefore by the second spring 122 with in the direction of the electromagnet 28 emotional.

Des Weiteren ist es durch Bestromung des Elektromagneten 28 möglich, das Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventil 10 aktiv zu betätigen. Dies erfolgt beispielsweise vor dem Einleiten des Tankvorgangs, um sicherzugehen, dass zu diesem Zeitpunkt keine Über- oder Unterdrücke im Tank 18 vorhanden sind. Dabei wird durch Abheben ein gleicher Zustand des Ventils 10 hergestellt, wie im Fall eines hohen Unterdrucks im Tank 18. Eine Strömung von Luft vom zweiten Anschluss 16 zum ersten Anschluss 12 ist ebenso möglich, wie eine Strömung von Kraftstoffdampf in umgekehrter Richtung, wobei hierbei die Funktion des Durchflussbegrenzungselementes 94 erhalten bleibt.Furthermore it is by energizing the electromagnet 28 possible, the fuel vapor switching and ventilation valve 10 to be activated actively. This is done, for example, before the refueling process is initiated, in order to ensure that there are no overpressures or underpressures in the tank at this point in time 18th available. Lifting off causes the valve to be in the same state 10 produced, as in the case of a high negative pressure in the tank 18th . A flow of air from the second port 16 to the first connection 12th is also possible, as is a flow of fuel vapor in the opposite direction, the function of the flow-limiting element in this case 94 preserved.

Während des Tankvorgangs muss sichergestellt werden, dass der durch das Tanken entstehende Druck im Tank 18 schnell genug abgebaut werden kann. Hierzu ist eine ausreichende Durchströmung durch das Durchflussbegrenzungselement 94 sicherzustellen, was durch die Form des Umströmungskörpers 102 erreicht wird, welcher sehr geringe Druckverluste verursacht. Zusätzlich ist die Staudruckfläche des Ringes 112 radial außerhalb des Durchströmungsquerschnitts des düsenförmigen Abschnitts 104 des Strömungskanals 107 angeordnet, während die Durchlassöffnungen 114 radial innerhalb dieses Querschnitts angeordnet sind.During the refueling process, it must be ensured that the pressure generated by refueling is in the tank 18th can be dismantled quickly enough. For this purpose, there is sufficient flow through the flow-limiting element 94 ensure what by the shape of the flow body 102 is achieved, which very causes low pressure losses. In addition, there is the dynamic pressure area of the ring 112 radially outside the flow cross-section of the nozzle-shaped section 104 of the flow channel 107 arranged while the passage openings 114 are arranged radially within this cross section.

Es wird entsprechend ein Durchflussbegrenzungselement für ein Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventil 10 geschaffen, welches bei sehr geringen Druckverlusten im Betrieb einen ausreichend hohen Durchfluss bei niedrigen Differenzdrücken sicherstellt, um Überdrücke im Tank schnell abbauen zu können, wie sie beispielsweise beim Tankvorgang entstehen und dennoch eine zuverlässige Begrenzung des maximal zulässigen Durchflusses bewirkt, um eine Überlastung des Aktivkohlefilters zu vermeiden. Durch die verminderte Reibung werden die Auslenkungen des Durchflussbegrenzungselementes reproduzierbarer, da die Schwankungsbreite der Reibungskraft geringer wird. So können Emissionswerte besser eingehalten werden. Die Noppen sind auch einfach und kostengünstig herzustellen und in die Form beim Spritzgießen des Regelkörpers zu integrieren.Accordingly, it becomes a flow-limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve 10 created, which ensures a sufficiently high flow rate at low differential pressures with very low pressure losses during operation in order to be able to quickly reduce overpressures in the tank, such as those that occur during the refueling process, and still reliably limit the maximum permissible flow rate in order to overload the activated carbon filter avoid. As a result of the reduced friction, the deflections of the flow restriction element become more reproducible, since the fluctuation range of the frictional force becomes smaller. In this way, emission values can be adhered to better. The knobs are also simple and inexpensive to manufacture and can be integrated into the mold during injection molding of the control body.

Es sollte deutlich sein, dass verschiedene Änderungen im Vergleich zum Ausführungsbeispiel möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. Neben einer unterschiedlichen Ausführung der Komponenten des Kraftstoffdampfschalt- und -lüftungsventils kann auch das Durchflussbegrenzungselement in seiner Form oder seinem Aufbau verändert werden. So kann beispielsweise die Form des Umströmungskörpers geändert werden. Der Schaltpunkt kann mit der Feder und der zur Verfügung gestellten zusätzlichen Staudruckfläche je nach Anwendung individuell angepasst werden. Gleiches gilt für den maximal zulässigen Durchfluss, der auch durch konstruktive Änderung des düsenförmigen Abschnitts angepasst werden kann. Auch kann statt der radialen Spaltdichtung durch den engen Spalt zwischen dem Strömungsgehäuse und dem radial äußeren Ring des Durchflussbegrenzungselementes eine Labyrinthdichtung vorgesehen werden. Diese kann beispielsweise durch einen ringförmigen Vorsprung erfolgen, der sich vom Strömungsgehäuseteil axial zwischen die Begrenzungswände des radial äußeren Ringes erstreckt und so mit diesen die Labyrinthdichtung bildet. Die Noppen können auch anders ausgeformt sein, beispielsweise pyramidenförmig. Des Weiteren ist es denkbar, die Noppen an einer anderen Außenwand des Durchflussbegrenzungselementes anzuordnen. So können die Noppen beispielsweise an der radial inneren Wand ausgebildet werden, die die Nut, an der die Feder anliegt, begrenzt. Entsprechend wäre dies eine radial innen liegende Außenwand, die an der Außenwand des den düsenförmigen Abschnitt bildenden Gehäusestutzens über die Noppen geführt würde. Weitere Anordnungen der Noppen, die einer zylindrischen Gehäusewand, die als Führungsfläche dient, sind selbstverständlich ebenfalls denkbar.It should be clear that various changes compared to the exemplary embodiment are possible without departing from the scope of protection of the main claim. In addition to a different design of the components of the fuel vapor switching and ventilation valve, the shape or structure of the flow-limiting element can also be changed. For example, the shape of the flow body can be changed. The switching point can be individually adjusted with the spring and the additional dynamic pressure area provided, depending on the application. The same applies to the maximum permissible flow rate, which can also be adapted by changing the design of the nozzle-shaped section. Instead of the radial gap seal, a labyrinth seal can also be provided through the narrow gap between the flow housing and the radially outer ring of the flow restriction element. This can be done, for example, by an annular projection which extends axially from the flow housing part between the boundary walls of the radially outer ring and thus forms the labyrinth seal with them. The knobs can also be shaped differently, for example pyramid-shaped. Furthermore, it is conceivable to arrange the knobs on another outer wall of the flow-limiting element. For example, the knobs can be formed on the radially inner wall that delimits the groove on which the tongue rests. Correspondingly, this would be an outer wall lying radially on the inside, which would be guided over the knobs on the outer wall of the housing connection piece forming the nozzle-shaped section. Further arrangements of the knobs, that of a cylindrical housing wall that serves as a guide surface, are of course also conceivable.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102010044336 A1 [0006]
DE 10313662 A1 [0008]

Claims

Flow limiting element (94) for a fuel vapor switching and ventilation valve (10) of an internal combustion engine (26) with a control body (100) which has a radially inner flow body (102) which enters a flow channel (107) with a nozzle-shaped section (104) is movable, which is formed in a flow housing part (108), a spring (122) via which the control body (100) is loaded in a direction pointing out of the nozzle-shaped section (104), a substantially cylindrical housing wall (136), which is opposite a radial delimitation wall (132) of the control body (100), characterized in that several knobs (138) distributed over the circumference are formed on the radial delimitation wall (132) of the control body (100), with which the control body (100) the Housing wall (136) touches.

Flow limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve of an internal combustion engine according to Claim 1 , characterized in that the boundary wall (132) of the control body (100) is a radial outer wall on which the knobs (138) are formed, with which the control body (100) the housing wall (136), which is an inner wall surface of the flow housing part (108 ) is touched.

Flow limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve of an internal combustion engine according to Claim 1 or 2 , characterized in that the knobs (138) touch the housing wall (136) at points.

Flow limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve of an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the knobs (138) are designed as spherical segments.

Flow limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve of an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that three to five knobs (138) are arranged on the limiting wall (132) of the control body (100) distributed evenly over the circumference.

Flow limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve of an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the control body (100) has a radially outer ring (112), on the radially outer limiting wall (132) of which the knobs (138) are formed.

Flow limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve of an internal combustion engine according to Claim 6 , characterized in that the spring (122) rests against the outer ring (112), one or more passage openings (114) being formed radially between the ring (112) and the flow body (102).

Flow limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve of an internal combustion engine according to Claim 7 , characterized in that the knobs (138) are arranged in a gap which is formed between an inner surface of the housing wall (136) of the flow housing part (60) and the radially outer ring (112).

Flow limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve of an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the flow body (102) has a spherically or conically shaped flow surface (103) which is opposite to an inner surface (106) of the nozzle-shaped section (104) is arranged, wherein the radially outer ring (112) is arranged radially outside of the smallest flow cross section of the nozzle-shaped section (104) of the flow channel (107) and has a base (128) from which the radially outer boundary wall (132) extends axially in extends in a direction away from the nozzle-shaped portion (104).

Flow limiting element for a fuel vapor switching and ventilation valve (10) of an internal combustion engine (26) according to one of the preceding claims, characterized in that from the bottom (128) of the radially outer ring (112) a radially inner limiting wall (130) extends axially into one of the nozzle-shaped section (104) extending away from the direction and in the circumferential direction between the passage openings (114) on the control body (100) webs (110) are formed, via which the radially outer ring (112) is attached to the flow body (102) inner boundary wall (130) has opening slots (134) which are arranged in a radial extension of the webs (110).