DE102007063487A1 - Adapter zur Befüllung von Kraftfahrzeugen mit Betriebsstoffen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Adapter zur Befüllung von Kraftfahrzeugen mit Betriebsstoffen. Es wird die Aufgabe gelöst, einen solchen Adapter zu schaffen, der kurze Befüllzeiten ermöglicht, der auch bei hohem Druck eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet und der für eine Befüllung mit neuartigen Betriebsstoffen geeignet ist. Dies wird erreicht, indem auf dem zum Innenraum des Gehäuses (1) gerichteten Endabschnitt des Füllrohres (3) eine Hülse (7) abgestützt ist, die von einem Ringraum (8) umgeben ist, der mit Kanalstrukturen (2) zur Führung des Betriebsstoffes innerhalb des Gehäuses (1) verbunden ist, wobei die Hülse (7) an ihrer Mantelfläche mindestens eine Öffnung (9) aufweist, über die der Betriebsstoff, ausgehend vom Ringraum (8) und über den Innenraum der Hülse (7), in den freien Eintrittsquerschnitt des Füllrohres (3) strömen kann, wobei im Innenraum der Hülse (7) jeweils axial verlagerbar ein Kolben (10) und eine weitere Hülse (14) angeordnet sind und wobei mit der Hülse (14) der freie Querschnitt der mindestens einen Öffnung (9) an der Mantelfläche der Hülse (7) steuerbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Adapter zur Befüllung von Kraftfahrzeugen mit Betriebsstoffen, bestehend aus einem Gehäuse, das mit einer Zuführeinrichtung für den Betriebsstoff in Wirkverbindung steht, wobei der Betriebsstoff im Innenraum des Gehäuses über Kanalstrukturen zu einem axial verlaufenden Füllrohr strömt, das mit einem Einfüllstutzen einer zu befüllenden Baugruppe in Wirkverbindung bringbar ist, wobei der Adapter und die zu befüllende Baugruppe lösbar miteinander verbindbar sind, indem am Gehäuse schwenkbeweglich abgestützte Spannklauen in Ausnehmungen an der Kontur des Einfüllstutzens eingreifen.
• Für zahlreiche Anwendungen in der Fahrzeugtechnik müssen Baugruppen miteinander verbunden werden, in denen gasförmige oder flüssige Betriebsstoffe (Kraftstoff, Motoröl, Getriebeöl, Kühlmittel usw.) geführt werden.
• Hierbei sind für feste Verbindungen zwischen den Baugruppen zahlreiche Varianten (Schrauben, Pressen, Kleben usw.) bekannt, mit denen grundsätzlich eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet werden kann. So beschreibt DE 101 63 275 A1 beispielsweise eine Schlauchkupplung für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, die mehrere speziell ausgeformte Verbindungs- und Dichtelemente aufweist. Hiermit wird eine unlösbare Verbindung geschaffen, die während der gesamten Lebensdauer der Klimaanlage betriebsfähig bleibt.
• Problematischer sind Anwendungen, bei denen eine lediglich temporäre Verbindung benötigt wird, beispielsweise für Betankungsvorgänge am Fahrzeug.
• In GB 2 002 720 A wird eine Zapfpistole für Kraftstoff beschrieben, die an ihrer dem zu betankenden Fahrzeug zugeordneten Stirnfläche mit Sensoren ausgestattet ist. Über die Sensoren wird eine Befüllleitung nur freigegeben, sofern der Austrittsquerschnitt der Zapfpistole vollflächig am Einfüllstutzen des Fahrzeuges anliegt.
• Aus US 4 109 686 A ist eine Zapfpistole für Kraftstoff bekannt, die an ihrer Stirnfläche Vorsprünge aufweist, welche mit kongruenten Ausnehmungen am Einfüllstutzen in Wirkverbindung gebracht werden. Diese Zapfpistole wird zunächst mit ihren Vorsprüngen in die zugeordneten Ausnehmungen eingesetzt und nachfolgend verdreht, wobei jedoch die erreichbare Dichtheit fragwürdig ist.
• In DE 102 61 887 A1 wird eine Kupplung für Bauteile von Kraftfahrzeug-Klimaanlagen beschrieben. Hierbei ist an den zu verbindenden Abschnitten jeweils ein Kupplungsblock ausgestaltet. Diese beiden Kupplungsblöcke werden mittels einer Spannschraube miteinander verschraubt. Durch die Schraubverbindung wird auch bei hohem Druck eine zuverlässige Abdichtung erzielt. Die manuell herzustellende Verbindung erfordert jedoch eine umständliche Handhabung und folglich einen relativ hohen Zeitaufwand, so dass diese technische Lösung für regelmäßige Anwendungen im Fahrzeugzyklus (z. B. für eine Betankung) nachteilig ist. Deshalb werden für diesbezügliche Anwendungen zunehmend Konstruktionen mit Schnellspannwirkung eingesetzt.
• Aus DE 32 22 937 C2 ist eine Kupplung zum Verbinden von Baugruppen bekannt, bei der an einem Kupplungsgehäuse Spannklauen angeordnet sind. Die Spannklauen sind radial schwenkbar und axial verschiebbar ausgeführt und können in Ausnehmungen der jeweils zugeordneten Baugruppe lagestabil arretiert werden. Folglich wird mit geringem Zeitaufwand eine Verbindung der temporär zu verbindenden Baugruppen erreicht.
• Ein ähnliches Verbindungsprinzip wird gemäß DE 28 48 434 C2 an einem Befülladapter realisiert. Dieser Befülladapter hat ein Gehäuse mit einem axial verlaufenden Füllrohr für das in den Einfüllstutzen einer zugeordneten Baugruppe (z. B. Kraftstofftank) einzufüllende Medium. Das Gehäuse steht mit einer Zuführeinrichtung für den Betriebsstoff in Wirkverbindung, wobei der zugeführte Betriebsstoff im Innenraum des Gehäuses über Kanalstrukturen zum Füllrohr strömt. Am Gehäuse sind Spannklauen schwenkbeweglich abgestützt, die mit Ausnehmungen an der Kontur des Einfüllstutzens in Wirkverbindung gebracht werden. Somit kann das Gehäuse des Befülladapters lösbar mit der zu befüllenden Baugruppe verbunden werden.
• Trotz der Vielzahl bereits verfügbarer Befülladapter besteht weiterhin Entwicklungsbedarf, um Nachteile der bekannten Konstruktionen zu überwinden. So sind in Abhängigkeit der konkreten Adapterkonstruktionen insbesondere das Tropfen bei Füllrohren mit größerem Durchmesser und die Gefahr des Zerstäubens von Flüssigkeit aus Umweltaspekten sowie der durch Tropfenstopper und ähnliche Bauteile reduzierte Füllquerschnitt und der zusätzliche Energieverbrauch durch Schnüffeln aus Kostenaspekten nicht akzeptabel.
• Entwicklungsbedarf ergibt sich weiterhin durch höhere Befülldrücke und kürzere Befüllzeiten sowie durch eine Verwendung neuartiger Betriebsstoffe. Ein diesbezüglich typisches Beispiel sind Harnstofflösungen (sog. „AdBlue") zur Reduzierung von Schadstoffen. Die Harnstofflösungen werden im Unterschied zu den konventionellen Additiven nicht dem Kraftstoff zugemischt, sondern aus einem separaten Tank in den Abgasstrom eingespritzt. Sofern zur Betankung dieser separaten Tanks die bisher üblichen Befülladapter verwendet werden, ergeben sich Probleme, weil AdBlue aufgrund seiner spezifischen stofflichen Eigenschaften auskristallisiert und somit die freien Strömungsquerschnitte der Befülladapter zusetzt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen Adapter für die Befüllung von Kraftfahrzeugen mit Betriebsmitteln zu schaffen, der kurze Befüllzeiten ermöglicht, der auch bei hohem Druck eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet und der für eine Befüllung mit neuartigen Betriebsstoffen geeignet ist.
• Diese Aufgabe wird gelöst, indem auf dem zum Innenraum des Gehäuses gerichteten Endabschnitt des Füllrohres eine Hülse abgestützt ist, die von einem Ringraum umgeben ist. Dieser Ringraum ist mit Kanalstrukturen zur Führung des Betriebsstoffes innerhalb des Gehäuses verbunden. Die Hülse weist an ihrer Mantelfläche mindestens eine Öffnung auf, über die der Betriebsstoff ausgehend vom Ringraum und über den Innenraum der Hülse in den freien Eintrittsquerschnitt des Füllrohres strömen kann. Weiterhin sind im Innenraum der Hülse jeweils axial verlagerbar ein Kolben und eine weitere Hülse angeordnet, wobei mit der weiteren Hülse der freie Querschnitt der mindestens einen Öffnung an der Mantelfläche der Hülse steuerbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, deren technische Merkmale und Wirkungen im Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.
• Der erfindungsgemäße Befülladapter ermöglicht durch seine einfache Handhabung kurze Befüllzeiten. Hierbei wird auch bei hohem Druck eine wirksame Abdichtung gewährleistet.
• Dieser Befülladapter ist zum Betanken und Füllen von Flüssigkeitsvorratsbehältern für Kraftfahrzeuge mit unterschiedlichen Betriebsstoffen geeignet, z. B. mit Kühlerflüssigkeit, Kraftstoff oder Getriebeöl. Eine bevorzugte Anwendung ist hierbei die Betankung von separaten Tanks mit Harnstofflösungen („AdBlue") zur Reduzierung von Schadstoffen. Als weitere Vorteile sind insbesondere zu nennen:
• – Realisierung großer Füllmengen bei freiem Auslauf durch nicht eingeschränkten Fullrohrquerschnitt
• – Gewährleistung von Tropffreiheit beim Abnehmen des Adapters vom Füllstutzen und bei der Rückführung zur Adapterablage
• – Vermeidung des Auskristallisieren des Befüllmediums im Füllrohr durch Abdichtung des Füllrohrinnenraumes
• – Schaffung einer Gleitfläche für die übergangslose Zustellung des Dichtelementes (Kolben mit Dichtring) in der Füllrohröffnung
• Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in Schnittdarstellung:
• 1 den grundsätzlichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Adapters in einer ersten Betriebsstellung
• 2 ein Detail des Adapters in einer Betriebsstellung gemäß 1
• 3 den erfindungsgemäßen Adapter in einer zweiten Betriebsstellung
• 4 ein Detail des Adapters in einer Betriebsstellung gemäß 3
• 5 eine Darstellung des Adapters bei Anwendung an einem Fahrzeug
• Der in der Zeichnung dargestellte Adapter ist zur Befüllung von Kraftfahrzeugen mit Betriebsstoffen geeignet, beispielsweise mit Kraftstoff oder mit sog. „AdBlue". Dieser Adapter besteht aus einem Gehäuse 1, das mit einer (in der Zeichnung nicht näher dargestellten) Zuführeinrichtung für den Betriebsstoff in Wirkverbindung steht. Im Gehäuse 1 sind mehrere bekannte Bauteile (Dichtungen usw.) angeordnet, die insbesondere aus 1 und 3 ersichtlich sind und deren Funktion bzw. Wirkungsweise grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Deshalb wird diesbezüglich auf nähere Darlegungen verzichtet. Vielmehr werden nachfolgend lediglich die im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung wesentlichen technischen Merkmale erläutert.
• Der Betriebsstoff strömt im Innenraum des Gehäuses 1 über Kanalstrukturen – von denen lediglich beispielsweise ein Detail mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet ist – zu einem Füllrohr 3. Dieses Füllrohr 3 ist im Gehäuse 1 axial verlaufend angeordnet und kann mit einem Einfüllstutzen 4 einer zu befüllenden Baugruppe 5 (beispielsweise ein separater Tank für „AdBlue") in Wirkverbindung gebracht werden. Die hierfür notwendige Verbindung zwischen dem Befülladapter und der zu befüllenden Baugruppe 5 wird mit Spannklauen 6 bewirkt, die am Gehäuse 1 schwenkbeweglich abgestützt sind und in Ausnehmungen an der Kontur des Einfüllstutzens 4 eingreifen.
• Auf dem Füllrohr 3 ist auf dem zum Innenraum des Gehäuses 1 gerichteten Endabschnitt eine Hülse 7 lagefixiert abgestützt. Die somit feste Hülse 7 ist von einem Ringraum 8 umgeben, der mit den Kanalstrukturen 2 zur Führung des Betriebsstoffes innerhalb des Gehäuses 1 verbunden ist. Die Hülse 7 weist an ihrer Mantelfläche mindestens eine Öffnung 9 auf.
• Weiterhin sind im Innenraum der festen Hülse 7 ein Kolben 10 und eine bewegliche Hülse 14 angeordnet, die jeweils axial verlagerbar sind. Der Kolben 10 wird innerhalb der Hülse 14 geführt und steht mit einer axial im Gehäuse 1 geführten Kolbenstange 11 in Wirkverbindung. Mit der beweglichen Hülse 14 ist der freie Querschnitt der mindestens einen Öffnung 9 an der Mantelfläche der Hülse 7 steuerbar. Die bewegliche Hülse 14 wird mit einer Feder 12 in Richtung des Einfüllstutzens 4 beaufschlagt.
• An der Mantelfläche der Hülse 7 können anstelle von lediglich einer Öffnung 9 mehrere diesbezügliche Öffnungen 9 ausgestaltet werden, wie aus 2 und 4 ersichtlich. Somit kann pro Zeiteinheit eine größere Menge Betriebsstoff zum Füllrohr 3 strömen. Hierbei können die Öffnungen 9 an der Mantelfläche der Hülse 7 sowohl in derselben axialen Ebene (siehe 2 und 4) als auch in verschiedenen axialen Ebenen (in der Zeichnung nicht näher dargestellt) ausgestaltet werden.
• 1 und 2 zeigen den Befülladapter in einer Betriebsstellung, bei der die Öffnungen 9 in der Mantelfläche der Hülse 7 unverschlossen sind. In dieser Stellung ist der Kolben 10 mittels der Kolbenstange 11 vom Eintrittsquerschnitt des Füllrohres 3 zurückgezogen. Der jeweilige Betriebsstoff kann ausgehend vom Ringraum 8 über die Öffnungen 9 in den freien Eintrittsquerschnitt des Füllrohres 3 und nachfolgend in die zu befüllende Baugruppe 5 strömen.
• 3 und 4 zeigen den Befülladapter in einer Betriebsstellung, bei der die Öffnungen 9 in der Mantelfläche der festen Hülse 7 durch die bewegliche Hülse 14 verschlossen sind. Außerdem ist in der hier gezeigten Stellung der Kolben 10 mittels der Kolbenstange 11 bis zum Eintrittsquerschnitt des Füllrohres 3 nach vorn geschoben. Somit ist der Strömungsweg des jeweiligen Betriebsstoffes gesperrt. Dies ist die Stellung bei Nichtgebrauch bzw. beim Transport des Befülladapters.
• Die Bewegung des Kolbens 10 bewirkt gleichzeitig eine Reinigung der Innenflächen der Hülse 7 und dichtet den Innenraum ab. Demzufolge werden Funktionsbeeinträchtigungen durch eine Verschmutzung infolge des Auskristallisierens von AdBlue vermieden.
• Die Position gemäß 3 und 4 wird auch in Ruhelage durch die Beaufschlagung der beweglichen Hülse 14 mit der Feder 12 gewährleistet.
• 5 zeigt den Befülladapter mit zugeordneten Griffelementen 13 bei der Anwendung an einem Fahrzeug, wobei beispielsweise ein separater Tank 5 unterhalb der Kofferraumkontur mit AdBlue gefüllt wird.

1

Gehäuse

2

Kanalstrukturen

3

Füllrohr

4

Einfüllstutzen

5

zu befüllende Baugruppe/Tank

6

Spannklauen

7

feste Hülse

8

Ringraum

9

Öffnung in Mantelfläche der Hülse

10

Kolben

11

Kolbenstange

12

Feder

13

Griffelement

14

bewegliche Hülse

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - DE 10163275 A1 [0003]
• - GB 2002720 A [0005]
• - US 4109686 A [0006]
• - DE 10261887 A1 [0007]
• - DE 3222937 C2 [0008]
• - DE 2848434 C2 [0009]

Claims (8)

1. Adapter zur Befüllung von Kraftfahrzeugen mit Betriebsstoffen, bestehend aus einem Gehäuse, das mit einer Zuführeinrichtung für den Betriebsstoff in Wirkverbindung steht, wobei der Betriebsstoff im Innenraum des Gehäuses über Kanalstrukturen zu einem axial verlaufenden Füllrohr strömt, das mit einem Einfüllstutzen einer zu befüllenden Baugruppe in Wirkverbindung bringbar ist, wobei der Adapter und die zu befüllende Baugruppe lösbar miteinander verbindbar sind, indem am Gehäuse schwenkbeweglich abgestützte Spannklauen in Ausnehmungen an der Kontur des Einfüllstutzens eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zum Innenraum des Gehäuses (1) gerichteten Endabschnitt des Füllrohres (3) eine Hülse (7) abgestützt ist, die von einem Ringraum (8) umgeben ist, der mit den Kanalstrukturen (2) zur Führung des Betriebsstoffes innerhalb des Gehäuses (1) verbunden ist, wobei die Hülse (7) an ihrer Mantelfläche mindestens eine Öffnung (9) aufweist, über die der Betriebsstoff ausgehend vom Ringraum (8) und über den Innenraum der Hülse (7) in den freien Eintrittsquerschnitt des Füllrohres (3) strömen kann, wobei im Innenraum der Hülse (7) jeweils axial verlagerbar ein Kolben (10) und eine weitere Hülse (14) angeordnet sind und wobei mit der Hülse (14) der freie Querschnitt der mindestens einen Öffnung (9) an der Mantelfläche der Hülse (7) steuerbar ist.
2. Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (7) fest und in ihrer Lage fixiert auf dem Endabschnitt des Füllrohres (3) abgestützt ist.
3. Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Hülse (14) mit einer Feder (12) in Richtung des Einfüllstutzens (4) beaufschlagt ist.
4. Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (10) innerhalb der beweglichen Hülse (14) geführt wird.
5. Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (10) mit einer axial im Gehäuse (1) geführten Kolbenstange (11) in Wirkverbindung steht.
6. Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Mantelfläche der Hülse (7) mehrere Öffnungen (9) ausgestaltet sind.
7. Adapter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (9) an der Mantelfläche in derselben axialen Ebene ausgestaltet sind.
8. Adapter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (9) an der Mantelfläche in verschiedenen axialen Ebenen ausgestaltet sind.