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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befüllung von Kraftfahrzeugen mit
gasförmigen und/oder
flüssigen
Betriebsmitteln, insbesondere zur industriellen Erstbefüllung im
Fertigungsprozess beim Hersteller, bestehend aus einem Kupplungsgehäuse, das
mit einer Zuführleitung
für das
einzufüllende
Betriebsmittel in Wirkverbindung steht und in dem Spannklinken abgestützt sind,
die zwischen zumindest zwei Positionen derart verlagerbar sind, dass
sie in einer Arretierposition in Ausnehmungen eines Adapters eingreifen,
der mit der zu befüllenden Baugruppe
in Wirkverbindung steht.
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Für verschiedenartige
technische Anwendungen müssen
Baugruppen miteinander verbunden werden, in denen gasförmige oder
flüssige
Medien geführt
werden. Ein diesbezüglich
typisches Anwendungsgebiet ist die Fahrzeugtechnik, wobei hier insbesondere
Betriebsmittel wie Kraftstoff, Motor- und Getriebeöl oder Kühlmittel
relevant sind. In Abhängigkeit
der jeweils konkreten Erfordernisse ist entweder eine dauerhafte
(z.B. Kühlmittelkreislauf)
oder eine lediglich temporäre
(z.B. Betankung) Verbindung notwendig. Dauerhafte Verbindungen ergeben kaum
Probleme, weil hierfür
zahlreiche Fügeverfahren
(Schrauben, Pressen, Kleben usw.) bekannt sind, die eine hohe Funktionssicherheit
aufweisen und einen relativ geringen Kosten- und Montageaufwand erfordern.
Hingegen ist für
temporäre
Verbindungen wesentlich mehr Aufwand notwendig, um mit spezifisch
ausgestalteten Kupplungen eine gas- und/oder flüssigkeitsdichte Verbindung
zwischen den Baugruppen zu bewirken.
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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. Über
diese Sensoren wird die entsprechende Befüllleitung nur freigegeben,
sofern der Austrittsquerschnitt der Zapfpistole vollflächig am Einfüllstutzen
des Fahrzeuges anliegt.
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Gegenstand
von
US 4 109 686 A ist
eine Zapfpistole für
Kraftstoff, die an ihrer Stirnfläche
Vorsprünge
aufweist. Diese Vorsprünge
werden mit kongruenten Ausnehmungen am Einfüllstutzen in Wirkverbindung
gebracht. Hierfür
wird zunächst
die Zapfpistole mit ihren Vorsprüngen
in die zugeordneten Ausnehmungen eingesetzt und nachfolgend verdreht.
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Diese
technischen Lösungen
sind für
die Befüllung
von Baugruppen eines Kraftfahrzeuges mit Betriebsmitteln grundsätzlich geeignet.
Allerdings ist die hiermit erreichbare Dichtheit fragwürdig. Weiterhin
ergeben sich durch den Einsatz von alternativen Betriebsstoffen
teilweise veränderte
Anforderungen an die Befüllung.
Beispielsweise sollen die bisher für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen üblichen
Systeme mit R 134a als Kühlmittel
mittelfristig durch andere Varianten abgelöst werden. Eine mögliche Variante
hierfür ist
die Verwendung von Kohlendioxid (CO2) als
Kältemittel.
Dabei sind jedoch neuartige Kupplungskonstruktionen notwendig, welche
den höheren
Systemdrücken
und stofflichen Besonderheiten derartiger Klimaanlagen genügen.
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Eine
Schlauchkupplung für
Baugruppen in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen mit CO
2 wird
in
DE 101 63 275 A 1
beschrieben. Diese Kupplung besteht aus mehreren speziell ausgeformten
Verbindungs- und Dichtelementen, mit denen eine unlösbare Verbindung
geschaffen wird, die während
der gesamten Lebensdauer der Klimaanlage betriebsfähig bleiben soll.
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DE 102 61 887 A 1
betrifft ebenfalls eine Kupplung für Baugruppen in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen mit
CO
2, wobei jedoch eine lösbare Verbindung geschaffen
wird. Dies wird erreicht, indem an zwei zu verbindenden Abschnitten
jeweils ein Kupplungsblock ausgestaltet ist und wobei diese beiden
Kupplungsblöcke
mit einer Spannschraube miteinander verschraubt werden.
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Durch
diesbezügliche
Schraubverbindungen wird auch unter hoher Druckbeaufschlagung eine
zuverlässige
Abdichtung erzielt. Allerdings erfordert die manuell herzustellende
Verbindung einen relativ hohen Zeitaufwand. Diese Probleme können für gelegentliche
Anwendungen im Fahrzeugzyklus, z.B. für eine einmalige Instandsetzung,
vernachlässigt
werden. Für
eine erstmalige Befüllung
des Kraftfahrzeuges beim Hersteller sind solche Nachteile aus Umwelt-
und Kostengründen
jedoch nicht akzeptabel. Deshalb wird die Anwendung von Konstruktionen
mit Schnellspannwirkung angestrebt.
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Aus
DE 32 22 937 C 2 ist
eine Kupplung zum Verbinden von Baugruppen bekannt, bei welcher
in einem Kupplungsgehäuse
Spannklinken angeordnet sind, mit denen in den Anschlussabschnitten
ausgestaltete Ausnehmungen lagestabil arretiert werden. Dabei sind
die Spannklinken radial schwenkbar und axial verschiebbar ausgeführt. Diese
technische Lösung
gewährleistet
eine schnelle Kupplung zu verbindender Rohrabschnitte. Allerdings
wird hierbei eine Verbindung und Dichtung lediglich mittels einer Klemmung
erreicht, deren Funktionssicherheit zumindest bei Beaufschlagung
mit großem
Druck problematisch ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Befüllung von Kraftfahrzeugen mit
Betriebsmitteln zu schaffen, die bei kompakter Bauweise eine schnelle
und einfache Handhabung ermöglicht
und die auch bei hohen Drücken
eine zuverlässige
Abdichtung gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch Ausgestaltung einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, deren
technische Merkmale im Ausführungsbeispiel
näher beschrieben
werden.
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Eine
erfindungsgemäß ausgestaltete
Vorrichtung weist eine Schrauberbaugruppe auf, die in axialer Richtung
durch das Kupplungsgehäuse
verläuft
und die mit ihrem dem Adapter zugeordneten Endabschnitt in einen
am Adapter ausgestalteten konturgleichen Abschnitt eingreifend angeordnet
ist. Demzufolge können
die während
der Befüllung
miteinander zu verbindenden Baugruppen temporär verschraubt werden. Somit
wird gegenüber
einer Klemmung eine wesentlich bessere Funktionssicherheit erzielt,
ohne dass sich durch den Schraubvorgang ein nachteiliger Zeitaufwand
ergibt.
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Die
von der Schrauberbaugruppe bewirkte Hubbewegung des Adapters wird
in axialer Richtung begrenzt. Dies ist mit einem Anschlag im Kupplungsgehäuse möglich. Dabei
wird eine vorteilhafte Ausgestaltung erreicht, sofern dem Anschlag
ein Schalter zugeordnet ist, der mit dem Antrieb der Schrauberbaugruppe
in Wirkverbindung steht. Alternativ kann ein Anschlag zur Begrenzung
der Hubbewegung des Adapters auch an der Außenseite vom Kupplungsgehäuse vorgesehen
werden. Hierbei steht der Anschlag vorzugsweise mit einer radial
schwenkbaren und manuell betätigbaren
Sperrklinke in Wirkverbindung.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass auf der Mantelfläche des Adapters oberhalb seiner
Ausnehmung für
den Eingriff der Spannklinke eine Hülse axial verschiebbar angeordnet
ist. Sofern diese Hülse an
einem Endabschnitt von der Spannklinke beaufschlagbar ist und am
anderen Endabschnitt mit einer Ringdichtung in Wirkverbindung steht,
kann durch die Bewegung der Spannklinke eine zusätzliche Abdichtung bewirkt
werden, die auch bei hohen Drücken
funktionssicher ist.
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Für eine gute
Handhabung der gesamten Vorrichtung ist es zweckmäßig, dass
das Kupplungsgehäuse
an einem Grundkörper
gelagert ist. Dieser Grundkörper
weist zumindest eine Baugruppe zur Führung der Zuführleitung
für das
Betriebsmittel und eine weitere Baugruppe als Abstützung für den Antrieb
der Schrauberbaugruppe auf. Hierbei kann der Antrieb der Schrauberbaugruppe
entweder rechtwinklig zur axialen Richtung des Kupplungsgehäuses angeordnet
werden oder in derselben axialen Richtung.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist eine kompakte Bauweise auf und ermöglicht eine schnelle und einfache
Handhabung. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass auch bei
hohen Drücken eine
zuverlässige
Abdichtung gewährleistet
ist. Diese Vorrichtung ist für
eine Befüllung
von Kraftfahrzeugen mit verschiedenartigen Betriebsmitteln geeignet, z.B.
für Kraftstoff,
Kühlwasser
und ähnliche
Medien. Eine bevorzugte Anwendung ist hierbei die industrielle Erstbefüllung im
Fertigungsprozess beim Hersteller, wobei in vorteilhafter Weise
auch eine Anwendung für
neue Betriebsmittel möglich
ist, beispielsweise für
eine künftig
zu erwartende Befüllung
der Kraftfahrzeug-Klimaanlagen mit Kohlendioxid (CO2) anstelle
des bisher üblichen
R 134a als Kältemittel.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnung ergänzend erläutert. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
in Seitenansicht
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2 die
Vorrichtung gemäß 1 in Schnittdarstellung
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3 einen
Ausschnitt aus 2 in vergrößerter Darstellung
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4 die
Vorrichtung gemäß 1 in
Vorderansicht
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Die
in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist zur Befüllung von
Kraftfahrzeugen mit gasförmigen
und/oder flüssigen
Betriebsmitteln geeignet, insbesondere zur industriellen Erstbefüllung im
Fertigungsprozess beim Hersteller. Diese Vorrichtung besteht aus
einem Kupplungsgehäuse 1,
das mit einer Zuführleitung 2 für das einzufüllende Betriebsmittel
in Wirkverbindung steht. Im Kupplungsgehäuse 1 sind mehrere
an sich bekannte Bauteile (Schiebehülsen, Dichtungen usw.) angeordnet,
die aus 2 und 3 ersichtlich
sind und deren Funktion bzw. Wirkungsweise als Bestandteil einer
Kupplung 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.
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Im
Kupplungsgehäuse 1 sind
mindestens zwei Spannklinken 3 schwenkbar abgestützt. Diese sind
zwischen zumindest zwei Positionen verlagerbar. In 2 und 3 ist
die Arretierposition dargestellt. Dabei greifen die Spannklinken 3 mit
Vorsprüngen 4 in
Ausnehmungen 6 ein, die an einem Adapter 5 ausgestaltet
sind. Dieser Adapter 5 steht mit der – hier nicht näher dargestellten – Baugruppe
in Wirkverbindung, die mit einem Betriebsmittel befüllt werden
soll.
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Der
Vorrichtung ist eine Schrauberbaugruppe 7 zugeordnet, die
in axialer Richtung durch das Kupplungsgehäuse 1 verläuft. Die
Schrauberbaugruppe 7 greift mit dem Endabschnitt, der dem
Adapter 5 zugeordnet ist, in einen weitgehend konturgleichen
Abschnitt am Adapter 5 ein. Hierfür kann die Schrauberbaugruppe 7 aus
einer Aufnahmeeinheit 71 und einem sog. Schrauberbit 72 bestehen,
das in der Aufnahmeeinheit 71 gelagert ist. Somit kann
die Vorrichtung mit geringem Aufwand für verschiedenartige Adapter 5 und
somit für
verschiedenartige zu befüllende
Baugruppen modifiziert werden, indem lediglich das Schrauberbit 72 gewechselt
werden muss. Für
eine lagestabile Führung
und wirksame Abdichtung können
dem Schrauberbit 72 zusätzliche Führungs-
oder Dichtungselemente 73 zugeordnet werden.
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Im
Kupplungsgehäuse 1 ist
ein Anschlag 8 ausgestaltet ist, mit dem die Hubbewegung
des Adapters 5 in axialer Richtung begrenzt wird. Somit
wird gewährleistet,
dass die Schrauberbaugruppe 7 den Adapter 5 lediglich über eine
definierte Strecke verdrehen kann, so dass sowohl eine ungenügende Dichtung
als auch eine Zerstörung
vermieden wird. Dem Anschlag 8 kann ein Schalter zugeordnet
werden, der mit dem Antrieb 74 der Schrauberbaugruppe 7 in
Wirkverbindung steht, wobei ein solcher Anschlag in der Zeichnung
allerdings nicht näher
dargestellt ist.
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Ein
weiterer Anschlag 9 ist an der Außenseite vom Kupplungsgehäuse 1 ausgestaltet.
Mit diesem Anschlag 9 wird ebenfalls die von der Schrauberbaugruppe 7 bewirkte
Bewegung des Adapters 5 in axialer Richtung begrenzt. Dieser
Anschlag 9 steht vorzugsweise mit einer radial schwenkbaren
Sperrklinke 10 in Wirkverbindung, die vom Werker manuell betätigt werden
kann.
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Im
Kupplungsgehäuse 1 ist
auf der Mantelfläche
des Adapters 5 oberhalb seiner Ausnehmung 6 eine
Hülse 11 angeordnet,
die axial verschiebbar ist. Diese Hülse 11 ist am unteren
Endabschnitt von der Spannklinke 3 beaufschlagbar. Am oberen
Endabschnitt steht diese Hülse 11 mit
einer Ringdichtung 12 in Wirkverbindung.
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Die
Hülse 11 und
die Ringdichtung 12 können
unterschiedlich im Kupplungsgehäuse 1 abgestützt werden.
So kann die Ringdichtung 12 beispielsweise am Endabschnitt
einer hohlzylinderförmigen
Ausnehmung im Kupplungsgehäuse 1 angeordnet
werden, wobei in diesem Bereich bezogen auf die axiale Richtung
des Kupplungsgehäuses 1 der
Adapter 5 radial innerhalb der Ringdichtung 12,
die verschiebbare Hülse 11 axial
unterhalb der Ringdichtung 12 und die Spannklinke 3 radial
außerhalb
der hohlzylinderförmigen
Ausnehmung im Kupplungsgehäuse 1 angeordnet' ist. Unabhängig von
der jeweils konkreten Anordnung ist jedoch wesentlich, dass stets
eine Wirkverbindung zwischen Spannklinke 3, Hülse 11 und
Ringdichtung 12 herstellbar ist, um einen zusätzlichen
Dichtungseffekt zu erreichen.
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Das
Kupplungsgehäuse 1 ist
an einem Grundkörper
gelagert, der mehrere Baugruppen aufweist. Eine erste Baugruppe 13 ist
als Führung
für die Zuführleitung 2 der
einzufüllenden
Betriebsmittel ausgestaltet. Eine zweite Baugruppe 14 dient
als Abstützung
für den
Antrieb 74 der Schrauberbaugruppe 7, wobei dieser
Antrieb 74 unterschiedlich positioniert werden kann. Bei
der in der Zeichnung dargestellten Ausführung ist der Antrieb 74 der
Schrauberbaugruppe 7 rechtwinklig zur axialen Richtung
des Kupplungsgehäuses 1 angeordnet.
Alternativ ist es möglich,
dass der Antrieb 74 der Schrauberbaugruppe 7 in
derselben axialen Richtung wie das Kupplungsgehäuse 1 angeordnet ist.
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- 1
- Kupplungsgehäuse
- 2
- Zuführleitung
für Betriebsmittel
- 3
- Spannklinke
- 4
- Vorsprung
an Spannklinke
- 5
- Adapter
- 6
- Ausnehmung
am Adapter
- 7
- Schrauberbaugruppe
- 71
- Schrauberaufnahme
- 72
- Schrauberbit
- 73
- Schrauberdichtung/Schrauberführung
- 74
- Schrauberantrieb
- 8
- Anschlag
im Kupplungsgehäuse
- 9
- Anschlag
am Kupplungsgehäuse
- 10
- Sperrklinke
- 11
- Hülse
- 12
- Ringdichtung
- 13
- Baugruppe
für Aufnahme
der Zuführleitung
- 14
- Baugruppe
für Aufnahme
des Schrauberantriebs