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Die
Erfindung betrifft einen Adapter zur Befüllung von Kraftfahrzeugen mit
Betriebsstoffen, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Füllrohr für den in
einen Einfüllstutzen
einer zugeordneten Baugruppe einzufüllenden Betriebsstoff, wobei
der Betriebsstoff dem Adapter über
Schläuche
oder ähnliche
Bauteile zugeführt
wird und im Innenraum des Gehäuses über Kanalstrukturen
zum Füllrohr
strömt und
wobei im Übergangsbereich
von Adapter und der zu befüllenden
Baugruppe Elemente ausgestaltet sind, mit denen der Adapter und
die zu befüllende Baugruppe
lösbar
miteinander verbunden werden können.
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Für zahlreiche
technische Anwendungen müssen
Behälter
mit Flüssigkeiten
oder Gasen gefüllt
werden. Ein diesbezüglich
typisches Anwendungsgebiet sind Kraftfahrzeuge, für die eine
Befüllung
von Gehäusen,
Kreisläufen,
Ausgleichbehältern und
dergleichen mit Kraft-, Schmier-, Kühl- und sonstigen Betriebsstoffen
notwendig ist. Die hierfür
verwendeten Baugruppen müssen
sowohl bei einer Erstbefüllung
an Fertigungslinien beim Hersteller als auch bei Nachbefüllungen
in Werkstätten
oder durch den Fahrzeugnutzer miteinander verbunden werden.
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Sofern
die Betriebsstoffe in fest miteinander verbundenen Baugruppen geführt werden,
ergeben sich kaum Probleme, weil hierfür zahlreiche Fertigungsverfahren
(Schrauben, Pressen, Kleben usw.) verfügbar sind, die eine hohe Funktionssicherheit
gewährleisten.
So beschreibt beispielsweise
DE 101 63 275 A1 eine Schlauchkupplung für Klimaanlagen
in Kraftfahrzeugen, die mehrere speziell ausgeformte Verbindungs-
und Dichtelemente aufweist, mit denen über die gesamte Lebensdauer
der Klimaanlage eine unlösbare
Verbindung geschaffen wird.
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Problematischer
sind Anwendungen, bei denen anstelle einer dauerhaft festen Verbindung
eine lediglich temporäre
Verbindung von Baugruppen realisiert werden muss, wie dies insbesondere
für eine Betankung
von Kraftfahrzeugen mit flüssigen
oder gasförmigen
Betriebsstoffen zutrifft.
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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, welche mit einer Befüllleitung
in Wirkverbindung stehen. Somit ist eine Befüllung nur möglich, sofern der Austrittsquerschnitt
der Zapfpistole vollflächig
am Einfüllstutzen
vom Fahrzeug anliegt.
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Die
erreichbare Dichtheit ist jedoch primär von der exakten Ausrichtung
der Zapfpistole durch den Nutzer im Übergangsbereich zum Einfüllstutzen abhängig.
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Aus
US 4 109 686 A ist
eine Zapfpistole für Kraftstoff
bekannt, die an ihrer Stirnfläche
Vorsprünge
aufweist, die mit hierzu kongruenten Ausnehmungen am Einfüllstutzen
in Wirkverbindung gebracht werden. Die Zapfpistole wird zunächst mit
den Vorsprüngen
in die zugeordneten Ausnehmungen eingesetzt und nachfolgend verdreht.
Allerdings wird hiermit keine vollständig dichte Verbindung erreicht.
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Gegenstand
von
DE 102 61 887
A1 ist eine Rohrkupplung, die auch für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen eingesetzt
werden soll. An den miteinander zu verbindenden Abschnitten ist
jeweils ein Kupplungsblock ausgestaltet, wobei die Kupplungsblöcke miteinander
verschraubt werden. Diese Schraubverbindung gewährleistet auch bei hohem Druck
eine zuverlässige
Abdichtung. Die Verbindung zwischen den Kupplungsblöcken erfordert
jedoch eine umständliche
Handhabung und folglich einen hohen Zeitaufwand. Deshalb ist diese
Konstruktion für
eine wiederholte Betankung im Fahrzeugzyklus nachteilig.
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Aus
DE 28 48 434 C2 ist
ein Befülladapter bekannt,
der ein Gehäuse
mit einem axial verlaufenden Füllrohr
für das
in einen Einfüllstutzen
einer zugeordneten Baugruppe einzufüllende Medium aufweist. Der
jeweilige Betriebsstoff wird über
Schläuche
oder ähnliche
Leitungen zugeführt
und strömt
im Innenraum des Gehäuses über Kanalstrukturen
zum Füllrohr.
Am Gehäuse
sind schwenkbewegliche Spannklauen abgestützt, die mit Ausnehmungen am Einfüllstutzen
in Wirkverbindung gebracht werden. Somit kann der Befülladapter
mit geringem Zeit- und Handhabungsaufwand mit der zu befüllenden
Baugruppe, beispielsweise mit einem Kraftstofftank, verbunden werden.
Allerdings kann mit derartigen Schnellspannverbindungen mit Spannklauen
zumindest beim Auftreten hoher Drücke keine vollständige Abdichtung
erzielt werden.
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DE 42 42 244 A1 beschreibt
ein Handhabungsgerät
zum automatischen Betanken von Kraftfahrzeugen, das als ein Adapter
ausgestaltet ist. Dieser Adapter besteht aus einem Gehäuse mit
einem Füllrohr
für den
in einen Einfüllstutzen
einer zugeordneten Baugruppe einzufüllenden Betriebsstoff. Dabei wird
der Betriebsstoff zunächst über Schläuche oder ähnliche
Bauteile dem Adapter zugeführt
und strömt im
weiteren Verlauf über
Kanalstrukturen im Innenraum des Gehäuses zum Füllrohr. Weiterhin weist dieser
Adapter eine als Pinole ausgestaltete Kolbenstange auf, die axial
verlagerbar angeordnet ist.
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Obwohl
somit bereits verschiedenartige Adapter für eine Befüllung von Kraftfahrzeugen mit
Betriebsstoffen bekannt sind, besteht weiterhin Entwicklungsbedarf,
der sich auch durch zunehmend höhere Befülldrücke und
kürzere
Befüllzeiten
sowie durch Verwendung neuartiger Betriebsstoffe ergibt. Ein diesbezüglich typischer
Betriebsstoff sind Harnstofflösungen,
die beispielsweise unter den Bezeichnungen „AdBlue”, „Urea” und „AUS 32” bekannt sind und die eine
Reduzierung von Schadstoffen bewirken. Derartige Harnstofflösungen werden
im Unterschied zu konventionellen Additiven nicht dem Kraftstoff
zugemischt, sondern aus einem separaten Tank direkt in den Abgasstrom
eingespritzt. Sofern zur Betankung der separaten Tanks bisher übliche Befülladapter
verwendet werden, ergeben sich Probleme, weil die Harnstofflösungen aufgrund
ihrer spezifischen stofflichen Eigenschaften auskristallisieren
und somit die freien Strömungsquerschnitte
der Befülladapter zusetzen.
Weiterhin wird eine vollständige
Tropffreiheit bei der Handhabung des Befülladapters angestrebt, weil
ein Austreten von Harnstofflösung
sowohl aus Umweltaspekten als auch wegen möglicher Beschädigungen
(z. B. Flecken auf dem Kofferraumboden) nachteilig ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Adapter für die Befüllung von Kraftfahrzeugen mit
Betriebsstoffen zu schaffen, der weitgehend tropffrei zu handhaben
ist, der auch bei hohem Druck eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet
und der für
eine Befüllung
mit neuartigen Betriebsstoffen geeignet ist.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei
der Adapter eine als Pinole ausgestaltete Kolbenstange aufweist,
die im Füllrohr
axial verlagerbar angeordnet ist und die mit einer Manschette in
Wirkverbindung steht. Diese Manschette besteht aus einem flexiblen
Material und ist im Innenraum des Gehäuses axial lagefixiert sowie radial
bewegbar abgestützt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen, deren
Merkmale im Ausführungsbeispiel
näher beschrieben
werden.
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Der
erfindungsgemäße Adapter
gewährleistet
eine sehr gute Tropffreiheit beim Abnehmen von einem Füllstutzen
und bei der Rückführung zu
einer Adapterablage. Weitere Vorteile sind die wirksame Abdichtung
gegenüber
der zu befüllenden
Baugruppe und die einfache Handhabung.
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Der
Adapter ist zur Befüllung
verschiedenartiger Gehäuse,
Kreisläufe,
Ausgleichbehälter
und ähnlicher
Baugruppen mit flüssigen
oder gasförmigen
Medien geeignet. Eine bevorzugte Anwendung ist die Betankung von
Kraftfahrzeugen mit Kraft-, Schmier-, Kühl- und sonstigen Betriebsstoffen. Dabei ist
neben konventionellen Betriebsstoffen auch die Betankung von separaten
Tanks mit Harnstofflösungen
zur Reduzierung von Schadstoffen sowohl an Fertigungslinien der
Hersteller als auch in Werkstätten
oder durch den Fahrzeugnutzer möglich.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend
beschrieben. Es zeigt jeweils in Schnittdarstellung:
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1 den
Aufbau eines erfindungsgemäßen Adapters
in einer ersten Betriebsstellung
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2 den
Adapter gemäß 1 in
einer zweiten Betriebsstellung
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Der
in der Zeichnung dargestellte Adapter ist für eine Befüllung von Kraftfahrzeugen mit
Betriebsstoffen geeignet, z. B. mit Harnstofflösungen. Der Adapter besteht
im Wesentlichen aus einem Handgriff 14 und aus einem Gehäuse 17 mit
einem Füllrohr 18 für den in
einen Einfüllstutzen
einer zugeordneten Baugruppe einzufüllenden Betriebsstoff, wobei
der Einfüllstutzen
und die zu befüllende
Baugruppe in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
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Am
Handgriff 14 ist eine Schaltplatte 15 als Bedieneinheit
angeordnet. Der Betriebsstoff wird dem Adapter über Schläuche 16 oder ähnliche
Bauteile bis zu einer Verschlusseinheit für das jeweilige Medium 12 zugeführt. Ausgehend
von der Zuführeinrichtung
strömt
der Betriebsstoff zunächst
in einem parallel zum Füllrohr 18 verlaufenden
Kanal 19 zu einem Zylinderkopf 8 des Gehäuses 17.
An dieser Stelle strömt
der Betriebsstoff in den oberen Eintrittsquerschnitt des Füllrohres 18.
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Der
Adapter weist eine als Pinole ausgestaltete Kolbenstange 1 auf.
Diese Kolbenstange 1 ist mit einem Kolben 6 verbunden,
der in einem innerhalb des Gehäuses 17 ausgestalteten
Zylinder 7 axial verlagerbar ist. Der Kolben 6 ist
mit Druckluft beaufschlagbar, wodurch eine Bewegung von Kolben 6 und
Kolbenstange 1 hervorgerufen wird.
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Der
Kolben 6 weist einen kreisringförmigen Querschnitt auf. Dabei
wird die äußere Mantelfläche des
Kolbens 6 an der Innenwand des Zylinders 7 und die
innere Mantelfläche
des Kolbens 6 an der Außenwand des Füllrohres 18 geführt.
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Die
als Pinole ausgestaltete Kolbenstange 1 ist im Füllrohr 18 axial
verlagerbar und steht mit einer Manschette 4 in Wirkverbindung.
Diese Manschette 4 besteht aus einem flexiblen Material
und ist beispielsweise als ein Gummirohr mit einer Gewebeeinlage
ausgestaltet.
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Die
Manschette 4 ist im Innenraum des Gehäuses 17 axial lagefixiert
und radial bewegbar abgestützt.
Die Manschette 4 ist mittels Druckluft beaufschlagbar,
wodurch die Form der Manschette 4 und folglich die Klemm-
oder Sperrstellung gegenüber der
als Kolbenstange ausgeführten
Pinole 1 verändert
werden.
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Für die in
bestimmten Betriebspunkten notwendige Abführung von Luft sind im Innenraum
des Gehäuses 17 in
Strömungsrichtung
des Betriebsstoffes nach der Manschette 4 Abluftbohrungen 13 ausgestaltet.
Weiterhin ist für
die Abluft eine Verschlusseinheit 11 vorgesehen.
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Im Übergangsbereich
von Adapter und der zu befüllenden
Baugruppe sind Elemente ausgestaltet, mit denen der Adapter und
die zu befüllende
Baugruppe lösbar
miteinander verbunden werden können.
Hierfür
ist der Adapter als Schraubadapter mit Gewindehülse ausgestaltet, wobei das
Bezugszeichen 2 das mit dem Einfüllstutzen in Wirkverbindung zu
bringende Gewinde bezeichnet. Die Gewindehülse mit dem Gewinde 2 wird
beispielsweise mit einem Zahnrad 10 angetrieben. Beim Verbindungsvorgang dreht
sich das Gewinde 2 in ein Gewinde des zugeordneten Einfüllstutzens
und spannt somit auch die Manschette 4. Der Dichtvorgang
wird durch eine Adapterdichtung 3 im Übergangsbereich von Gewindehülse mit
Gewinde 2 und Einfüllstutzen
zusätzlich verbessert.
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Der
Adapter weist ferner einen Initiatorring 9 auf, der auch
zur Überwachung
der Lagefixierung zwischen Adapter und Einfüllstutzen konzipiert ist. Dieser
Initiatorring 9 steht vorzugsweise mit der Adapterdichtung 3 in
Wirkverbindung. Somit wird erreicht, dass eine Befüllung nur
bei einer absolut dichten Verbindung zwischen Adapter und Einfüllstutzen ausgelöst werden
kann.
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Der
Adapter ist modulartig ausgestaltet, wobei zumindest das Gehäuse 17 sowie
die Verschlusseinheiten für
Betriebsstoff 12 und Abluft 11 als jeweils separate
Baugruppen ausgestaltet sind. Somit kann der Adapter mit relativ
geringem Aufwand für
unterschiedliche Anwendungen modifiziert werden.
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1 zeigt
den Adapter in der Füllposition. Hierbei
strömt
der über
das Schlauchpaket 16 zugeführte Betriebsstoff, beispielsweise
eine Harnstofflösung, über den
Kanal 19 und das Füllrohr 18 durch die
als Kolbenstange ausgeführte
Pinole 1 zum Einfüllstutzen.
In dieser Position ist die Pinole 1 in Richtung des zu
befüllenden
Behälters
verlagert, indem der Kolben 6 mit Druckluft beaufschlagt
und gemäß der Zeichnung
nach unten verlagert wird. Die Manschette 4 ist über die
Druckluftzufuhr 5 beaufschlagt und liegt an der Außenfläche der
Pinole 1 an, so dass eine wirksame Abdichtung und Lagefixierung
gewährleistet
ist.
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Ausgehend
von der in 1 gezeigten Position muss die
Manschette 4 nach dem Füllvorgang zunächst etwas
entspannt werden, damit die noch fest fixierte Pinole 1 bewegt
werden kann. Hierfür wird
die Beaufschlagung mit Druckluft über die Abluftbohrungen 13 aufgehoben.
Nunmehr kann die Pinole 1 gemäß 2 nach oben
verlagert werden, wobei auch hierfür die Bewegung des Kolbens 6 durch
eine Beaufschlagung mit Druckluft bewirkt wird.
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2 zeigt
den Adapter in einer Position, in welcher er vom Einfüllstutzen
abgehoben werden kann. Sobald die Pinole 1 bis zum Anschlag
des Kolbens 6 nach oben verlagert ist, wird ein Signal
ausgelöst.
Dadurch wird die Manschette 4 über die Druckluftzufuhr 5 erneut
mit Druckluft beaufschlagt und nach innen gewölbt. Somit wird der Strömungsweg für den Betriebsstoff
vollständig
gesperrt und der Adapter kann tropffrei vom Einfüllstutzen abgenommen werden.
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- 1
- Kolbenstange/Pinole
- 2
- Gewinde/Gewindehülse
- 3
- Adapterdichtung
- 4
- Manschette
- 5
- Druckluftzufuhr
- 6
- Kolben
- 7
- Zylinder
- 8
- Zylinderkopf
- 9
- Initiatorring
- 10
- Zahnrad/Antrieb
für Gewindehülse
- 11
- Verschlusseinheit
Abluft
- 12
- Verschlusseinheit
Betriebsstoff
- 13
- Abluftbohrung
- 14
- Handgriff
- 15
- Schaltplatte
- 16
- Schlauchpaket
- 17
- Gehäuse
- 18
- Füllrohr
- 19
- Kanal,
parallel zum Füllrohr