DE102019007352A1

DE102019007352A1 - Befülladapter zur Befüllung von Fahrzeugen an Montagelinien der Automobilindustrie

Info

Publication number: DE102019007352A1
Application number: DE102019007352.5A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Schmidt
Original assignee: Duerr Somac GmbH
Current assignee: Duerr Somac GmbH
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2021-04-22
Also published as: MX2022004723A; EP4048625A1; WO2021078314A1; US20220388833A1; CN114981202A; ZA202204376B; WO2021078314A4; BR112022007496A2; US11873209B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Befülladapter zur Befüllung von Fahrzeugen an Montagelinien der Automobilindustrie, an denen Fahrzeuge mit verschiedenen Betriebsstoffen befüllt werden, die aus Befüllanlagen über Verbindungsleitungen und Befülladapter in Kreisläufe und Behälter der Fahrzeuge eingespeist werden. Aufgabe der Erfindung ist es, ein mechanisches Spannelement für einen solchen Befülladapter zu schaffen, das eine geringere mechanische Belastung für den Befüllport als die bisher üblichen Spannklauen oder Kugeln aufweist. Diese Aufgabe wird gelöst, indem das Spannelement (2) eine teilkreisringförmige Kontur aufweist mit einem Querschnitt, der ausgehend von einer unteren und ebenen Grundfläche (21) nach oben in zwei rechtwinklig zur Grundfläche (21) angeordnete und zueinander parallel verlaufende Seitenflächen (22; 23) übergeht, wobei die zwei Seitenflächen (22; 23) an ihrem zur Grundfläche (21) entgegengesetzt angeordneten Endabschnitt jeweils in eine schräg nach oben und innen verlaufende Betätigungsfläche (24; 25) übergehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Befülladapter zur Befüllung von Fahrzeugen an Montagelinien der Automobilindustrie, an denen Fahrzeuge mit verschiedenen Betriebsstoffen befüllt werden, die aus Befüllanlagen über Verbindungsleitungen und Befülladapter in Kreisläufe und Behälter der Fahrzeuge eingespeist werden, wobei der Befülladapter mindestens ein Spannelement aufweist, das über einen pneumatisch oder mechanisch angesteuerten Spannkolben derart betätigbar ist, dass es für den Befüllvorgang auf einen Befüllport des zu befüllenden Kreislaufs oder Behälters gespannt und während der Befüllung in dieser Spannposition gehalten wird,
In der Automobilindustrie werden neue Fahrzeuge an den Montagelinien der Hersteller mit verschiedenen Betriebsstoffen befüllt. Diese Betriebsstoffe (z.B. Kraftstoff, Kühlflüssigkeit und Kältemittel) werden in überwiegend automatisierten Prozessen ausgehend von einer Befüllanlage über Verbindungsleitungen und Befülladapter in die zu befüllenden Kreisläufe und Behälter der Fahrzeuge eingespeist.
Die Befülladapter sind überwiegend mit mechanischen Spannelementen ausgestattet, die mit pneumatisch oder mechanisch betätigbaren Spannkolben in Wirkverbindung stehen. Für den Befüllvorgang werden diese Spannelemente auf spezifisch ausgebildete Bauteilabschnitte der zu befüllenden Behälter gespannt. Diese Spannelemente können beispielsweise gemäß DE 10 2007 063 487 A1 und DE 10 2015 003 623 A1 als Spannklauen ausgeführt werden. Alternative Ausführungen sind z.B. aus US 2003 022 6598 A1 und DE 10 2015 001 767 A1 bekannt, bei denen die Spannelemente als Kugeln ausgestaltet sind.
Derartige Befülladapter mit Spannklauen oder Kugeln als Spannelement haben sich grundsätzlich bewährt. Allerdings ergeben Spannklauen oder Kugeln hohe mechanische Belastungen am zugeordneten Befüllport. Dieses Problem ist insbesondere relevant, sofern Spannelemente aus harten Werkstoffen (z.B. Kugeln aus Metall) auf einen Befüllport aus weichen Werkstoffen (z.B. Aluminium oder Kunststoff) treffen.
Untersuchungen haben ergeben, dass bei derartigen Ausführungen mit zunehmender Nutzungsdauer Riefen, Einkerbungen und ähnliche Oberflächendefekte am Befüllport entstehen, welche die Funktionsfähigkeit des Befülladapters durch Undichtigkeiten und dergleichen beeinträchtigen können. Dies ist problematisch, weil die Befülladapter oftmals für Wartungsintervalle von 10.000 bis 20.000 Befüllvorgänge konzipiert sind, so dass ein vorzeitiger Verschleiß des Befüllports erhebliche Störungen für den Betrieb der gesamten Montagelinie ergeben kann.
Eine diesbezüglich typische Anwendung sind Adapter zur Befüllung von Klimaanlagen mit einem Kältemittel. Für solche Befülladapter werden bisher Kugeln oder Klauen zum Spannen auf den Befüllport verwendet. Da die Befüllports zunehmend aus Kunststoff gefertigt werden, entstehen bei der Verwendung von Kugeln oder Klauen als Spannelement sichtbare Spuren am Befüllport. Unabhängig davon, ob sich dadurch tatsächlich funktionelle Mängel ergeben, ist dies für den Anwender nicht akzeptabel. Deshalb wird angestrebt, dass die Spannelemente eine geringere mechanische Belastung der zugeordneten Befüllports ergeben. Allerdings ist dies mit bisher bekannten Konstruktionen kaum zu realisieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein mechanisches Spannelement für einen Befülladapter zu schaffen, das eine geringere mechanische Belastung für den Befüllport als die bisher üblichen Spannklauen oder Kugeln aufweist, ohne dass die für einen ordnungsgemäßen Befüllvorgang notwendige Verriegelung des Befülladapters in seiner am Fahrzeugbehälter adaptierten Position beeinträchtigt wird. Dabei soll insbesondere ein Spannelement zur Anwendung bei der Befüllung von Fahrzeugklimaanlagen mit Kältemittel geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem das Spannelement eine teilkreisringförmige Kontur aufweist mit einem Querschnitt, der ausgehend von einer unteren und ebenen Grundfläche nach oben in zwei rechtwinklig zur Grundfläche angeordnete und zueinander parallel verlaufende Seitenflächen übergeht. Diese zwei Seitenflächen gehen an ihrem zur Grundfläche entgegengesetzt angeordneten Endabschnitt jeweils in eine schräg nach oben und innen verlaufende Betätigungsfläche über.
Das Spannelement ist derart dimensioniert, dass es an seiner äußeren Seitenfläche einen Durchmesser aufweist, der bezogen auf den zugeordneten Abschnitt des Spannkolbens kleiner ist als die zur Mittellängsachse des Befüllports abgewandte Seitenfläche des Spannkolbens und der größer ist als die zur Mittellängsachse des Befüllports zugewandte Seitenfläche des Spannkolbens.
Weiterhin ist das Spannelement derart im Befülladapter angeordnet, dass der in Richtung der Grundfläche des Spannelementes bewegbare Spannkolben zunächst mit einer am Spannkolben ausgestalteten Ablaufschräge auf die von der äußeren Seitenfläche des Spannelementes nach oben und innen schräg verlaufende Betätigungsfläche auftrifft und danach im weiteren Bewegungsablauf auf dieser schräg verlaufenden Betätigungsfläche entlang gleitet. Gleichzeitig trifft die von der inneren Seitenfläche des Spannelementes nach oben und innen schräg verlaufende Betätigungsfläche auf eine am Befüllport ausgestaltete Ablaufschräge auf und gleitet an dieser entlang. Nachfolgend gleitet der Spannkolben an der sich senkrecht nach unten anschließenden äußeren Seitenfläche des Spannelementes entlang.
Erste Untersuchungen des Anmelders mit einem erfindungsgemäßen Spannelement haben ergeben, dass die konkrete konstruktive Ausführung als etwa 3/4-Ring mit Anlaufschrägen für den Spannkolben und für den Befüllport eine sehr gute Abdichtung ergibt. Dabei wird der Befüllport wesentlich geringer mechanisch belastet als mit den bisher als Spannelement üblichen Kugeln oder Klauen. Das Spannelement ist als ein kostengünstiges Verschleißteil konzipiert, das ungeachtet seiner hohen Nutzungsdauer bei Bedarf in einfacher Weise und mit geringem Aufwand austauschbar ist.
Somit ist nunmehr ein Spannelement für einen Befülladapter verfügbar, das eine geringere mechanische Belastung für den Befüllport als bisher übliche Spannklauen und Kugeln aufweist. Das Spannelement ist für Befülladapter für unterschiedliche Betriebsstoffe geeignet, wobei eine bevorzugte Anwendung die Befüllung von Fahrzeugklimaanlagen mit einem Kältemittel ist.
Als wesentliche Vorteile der Erfindung gegenüber bisher üblichen Varianten sind der Verzicht auf Spannkugeln und Spannklauen, der reduzierte Aufwand für Fertigung, Montage und Wartung sowie das Vermeiden von Beschädigung an den zu befüllenden Kreisläufen und Behältern der Fahrzeuge zu nennen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die geschlossene Kreisringkontur am teilkreisringförmig ausgestalteten Spannelement einen Winkel von etwa 280° umfasst. Somit werden sowohl eine hohe Spannkraft auf den Befüllport in der Spannposition als auch eine unbehinderte Bewegung der Baugruppen in der entspannten Position erreicht.
Die nach oben und innen schräg verlaufenden Betätigungsflächen am Spannelement bewirken ein sanftes Aufgleiten des Spannkolbens auf dem Spannelement und eine ausreichende Auslenkung des Befüllports nach oben, so dass eine wirksame Abdichtung am zu befüllenden Behälter erzielt wird. Diese Abdichtung wird zusätzlich unterstützt, indem oberhalb vom Spannelement an der Innenkontur des Spannkolbens ein Dichtungsträger angeordnet ist, an dem eine Behälterdichtung abstützbar ist.
Das Spannelement und der Befülladapter können aus verschiedenen Werkstoffen bestehen. Unabhängig vom konkreten Werkstoff ergeben sich durch die vorgeschlagene konstruktive Ausgestaltung wesentlich geringere mechanische Belastungen der beim Befüllvorgang miteinander in Wirkverbindung stehenden Baugruppen als bei einer Verwendung von Kugeln oder Greifklauen aus Metall als Spannelement.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 eine Teilansicht eines Befülladapters mit Spannelement im entspannten Zustand
2 die in 1 dargestellte Teilansicht eines Befülladapters mit Spannelement im gespannten Zustand
3 ein erfindungsgemäß ausgeführtes Spannelement in perspektivischer Ansicht und vergrößerter Darstellung

Aus der Zeichnung ist der grundsätzliche Aufbau eines Befülladapters 1 für eine Befüllung von Fahrzeugen an Montagelinien der Automobilindustrie ersichtlich, an denen Fahrzeuge mit verschiedenen Betriebsstoffen befüllt werden können. Diese Betriebsstoffe werden aus Befüllanlagen über Verbindungsleitungen und Befülladapter 1 in Kreisläufe und Behälter der hier nicht dargestellten Fahrzeuge eingespeist. Der Befülladapter 1 weist mindestens ein Spannelement 2 auf, das über einen pneumatisch oder mechanisch angesteuerten Spannkolben 3 betätigbar ist, Somit kann der Befülladapter 1 auf spezifisch ausgestaltete Abschnitte der zu befüllenden Behälter mit einem Befüllport 4 gespannt werden, der zum Beispiel aus Kunststoff besteht. Während der Befüllung wird der Befüllport 4 in dieser Spannposition gehalten. Ein derartiger Aufbau ist grundsätzlich bekannt, so dass nachfolgend nur die im vorliegenden Sachverhalt relevanten Komponenten näher erläutert werden.
Demzufolge weist das Spannelement 2 eine teilkreisringförmige Kontur auf, deren konkrete Ausgestaltung aus 3 ersichtlich ist. Dabei umfasst die geschlossene Kreisringkontur am Spannelement 2 einen Winkel von etwa 280°.
Am Spannelement sind ausgehend von einer unteren, ebenen Grundfläche 21 nach oben zwei rechtwinklig zur Grundfläche angeordnete und zueinander parallel verlaufende Seitenflächen 22 und 23 ausgestaltet. Diese zwei Seitenflächen 22; 23 gehen an ihrem zur Grundfläche 21 entgegengesetzt angeordneten Endabschnitt jeweils in eine schräg nach oben und innen verlaufende Betätigungsfläche 24 bzw. 25 über.
Das Spannelement 2 weist an seiner äußeren Seitenfläche 22 einen Durchmesser auf, der bezogen auf den zugeordneten Abschnitt des Spannkolbens 3 kleiner ist als die zur Mittellängsachse des Befüllports 4 abgewandte Seitenfläche des Spannkolbens 3. Gleichzeitig ist dieser Durchmesser jedoch größer ist als die zur Mittellängsachse des Befüllports 4 zugewandte Seitenfläche des Spannkolbens 3.
Aus 1 und 2 ist ersichtlich, dass im Befülladapter 1 oberhalb vom Spannelement 2 an der Innenkontur des Spannkolbens 3 ein Dichtungsträger 5 angeordnet ist. An diesem Dichtungsträger 5 ist eine Behälterdichtung 6 abgestützt.
Mit dieser konstruktiven Ausgestaltung wird der folgende funktionelle Ablauf beim Betrieb eines Befülladapters 1 realisiert:

Bei der Abwärtsbewegung des Spannkolbens 3 trifft dieser auf die äußere Betätigungsfläche 24 des Spannelementes 2. Durch den Durchmesserunterschied zwischen dem Spannkolben 3 und dem Spannelement 2 sowie die Ausrichtung der äußeren Betätigungsfläche 24 wird das Spannelement 2 bei fortschreitender Bewegung des Spannkolbens 3 zunehmend nach innen gedrückt. Durch die teilkreisringförmige Ausführung des Spannelementes 2 als somit nicht vollständiger Kreisring wird dabei der Durchmesser des Spannelementes 2 verringert, indem es zusammengedrückt wird. Beim Kontakt der inneren Betätigungsfläche 25 des Spannelementes 2 mit dem Befüllport 4 treffen zwei schräge Konturen aufeinander. Dadurch wird eine Aufwärtsbewegung des Befüllports 4 erreicht, die gleichzeitig eine Verpressung mit der Behälterdichtung 6 und somit eine hohe Dichtigkeit während der Befüllung bewirkt.

Nach der Befüllung wird durch die teilkreisringförmige Kontur des Spannelementes 2 und dessen relativ flexiblem Werkstoff das Spannelement 2 beim Zurückfahren des Spannkolbens 3 selbsttätig entspannt. Dabei verhindert der Dichtungsträger 5 ein Verklemmen des Spannelementes 2 und nachfolgend kann der Befüllport entfernt werden.
Bezugszeichenliste

1: Befülladapter
2: Spannelement
21: untere ebene Grundfläche
22: äußere Seitenfläche
23: innere Seitenflächen
24: äußere Betätigungsfläche
25: innere Betätigungsfläche
3: Spannkolben
4: Befüllport
5: Dichtungsträger
6: Behälterdichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007063487 A1 [0003]
DE 102015003623 A1 [0003]
US 20030226598 A1 [0003]
DE 102015001767 A1 [0003]

Claims

Befülladapter zur Befüllung von Fahrzeugen an Montagelinien der Automobilindustrie, an denen Fahrzeuge mit verschiedenen Betriebsstoffen befüllt werden, die aus Befüllanlagen über Verbindungsleitungen und Befülladapter in Kreisläufe und Behälter der Fahrzeuge eingespeist werden, wobei der Befülladapter mindestens ein Spannelement aufweist, das über einen pneumatisch oder mechanisch angesteuerten Spannkolben derart betätigbar ist, dass es für den Befüllvorgang auf einen Befüllport des zu befüllenden Kreislaufs oder Behälters gespannt und während der Befüllung in dieser Spannposition gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (2) eine teilkreisringförmige Kontur aufweist mit einem Querschnitt, der ausgehend von einer unteren und ebenen Grundfläche (21) nach oben in zwei rechtwinklig zur Grundfläche (21) angeordnete und zueinander parallel verlaufende Seitenflächen (22; 23) übergeht, wobei die zwei Seitenflächen (22; 23) an ihrem zur Grundfläche (21) entgegengesetzt angeordneten Endabschnitt jeweils in eine schräg nach oben und innen verlaufende Betätigungsfläche (24; 25) übergehen, wobei das Spannelement (2) derart dimensioniert ist, dass es an seiner äußeren Seitenfläche (22) einen Durchmesser aufweist, der bezogen auf den zugeordneten Abschnitt des Spannkolbens (3) kleiner ist als die zur Mittellängsachse des Befüllports (4) abgewandte Seitenfläche des Spannkolbens (3) und der größer ist als die zur Mittellängsachse des Befüllports (4) zugewandte Seitenfläche des Spannkolbens (3), wobei das Spannelement (2) derart im Befülladapter (1) angeordnet ist, dass der in Richtung der Grundfläche (21) des Spannelementes (2) bewegbare Spannkolben (3) zunächst mit einer am Spannkolben (3) ausgestalteten Ablaufschräge auf die von der äußeren Seitenfläche (22) des Spannelementes (2) nach oben und innen schräg verlaufende Betätigungsfläche (24) auftrifft und danach im weiteren Bewegungsablauf auf dieser schräg verlaufenden Betätigungsfläche (24) entlang gleitet, wobei gleichzeitig die von der inneren Seitenfläche (23) des Spannelementes (2) nach oben und innen schräg verlaufende Betätigungsfläche (25) auf eine am Befüllport (4) ausgestaltete Ablaufschräge auftrifft und an dieser entlang gleitet und wobei der Spannkolben (3) nachfolgend an der sich senkrecht nach unten anschließenden äußeren Seitenfläche (22) des Spannelementes entlang gleitet.
Befülladapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Kreisringkontur am teilkreisringförmig ausgestalteten Spannelement (2) einen Winkel von etwa 280° umfasst.
Befülladapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb vom Spannelement (2) an der Innenkontur des Spannkolbens (3) ein Dichtungsträger (5) angeordnet ist, an dem eine Behälterdichtung (6) abstützbar ist.