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Die Erfindung bezieht sich nach Anspruch 1 auf eine Verschlussvorrichtung. Überdies betrifft die Erfindung gemäß Anspruch 16 ein Verfahren zum Verschließen eines Füllstutzens.
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Aus
EP 1 682 374 B1 sind sowohl eine Verschlussvorrichtung als auch ein Verfahren zum Verschließen eines Füllstutzens bekannt. Dabei weist die Verschlussvorrichtung einen Drehgriff, einen Dichtring mit einer Dichtfläche, einen Riegel und eine Rampe auf. Der Riegel ist mittels des Drehgriffs relativ zur Rampe in einer Umfangsrichtung um eine Drehachse drehbar. Bezüglich der Drehachse erstreckt sich der Riegel radial nach außen. Der Dichtring verbleibt beim Drehen des Drehgriffs zusammen mit einem Teil der Verschlussvorrichtung ortsfest, d.h. unverdrehbar gegenüber dem Füllstutzen. Dieser unverdrehbar verbleibende Teil weist Rampen auf, gegenüber denen Nocken verdrehbar sind, die mit dem Riegel einstückig verbunden sind.
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Mithin hat sich der Verschlussdeckel nach dem Stand der Technik als vorteilhaft und insbesondere materialschonend für den Dichtring erwiesen.
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Aus
DE 1 630 159 A ist ein Renk-Bajonettverschlussdeckel bekannt.
EP 2 607 136 A1 betrifft eine Einrichtung zum dichten Verschließen eines Behälters für Kraftstoff für Kraftfahrzeuge.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative materialschonende Verschlussvorrichtung oder ein alternatives materialschonendes Verfahren zum Verschließen eines Füllstutzens zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Vorrichtungsanspruch 1 oder Verfahrensanspruch 16 gelöst.
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Anspruch 1 betrifft eine Verschlussvorrichtung für einen Füllstutzen, die eine Dichtfläche, einen Riegel und eine Rampe aufweist, wobei der Riegel relativ zur Rampe in einer Umfangsrichtung um eine Drehachse drehbar ist und sich bezüglich der Drehachse radial nach außen erstreckt.
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Es ist vorgesehen, dass der Riegel mit einer entlang der Rampe geführten Führungsfläche derart kinematisch gekoppelt ist, dass der Riegel beim Führen der Führungsfläche entlang der Rampe in eine andere Richtung bewegt wird als die Führungsfläche, sodass der Abstand des Riegels zu der Dichtfläche abnimmt. Die Umlenkung der Bewegung kann mittels verschiedenster kinematischer Kopplungen erfolgen. Beispielsweise kann die kinematische Kopplung gebildet sein durch eine Wippe oder ein Koppelgetriebe oder ein Zahnradgetriebe oder zwei fluidisch miteinander verbundene Kolben.
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Ein Vorteil einer derartigen kinematischen Kopplung ist es, dass sich ein Hebelverhältnis bzw. eine Übersetzung darstellen lässt, sodass Kräfte und Bewegungsweglängen verändert werden können.
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Besonders kompakte Ausführungsformen lassen sich beispielsweise dadurch verwirklichen, indem vorgesehen ist, dass die andere Richtung entgegengesetzt zu einer Bewegungsrichtung der Führungsfläche liegt, insbesondere, dass der Riegel im entgegengesetzten Drehsinn zur Bewegungsrichtung der Führungsfläche schwenkbar ist.
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Bei einer besonders leicht von außen zu handhabenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Riegel drehfest mit einem Drehbetätigungsteil, insbesondere einem Drehgriff, gekoppelt oder koppelbar ist und dass die Dichtfläche dem Riegel zugewandt und zwischen dem Drehbetätigungsteil und dem Riegel angeordnet ist. Das Drehbetätigungsteil braucht nicht unbedingt ein handbetätigbarer Drehgriff sein. Stattdessen kann beispielsweise auch ein fernbetätigbares, insbesondere ein elektromotorisch betätigbares, Drehbetätigungsteil vorgesehen sein.
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Besonders kompakt und ausfallsicher ist eine kinematische Kopplung, bei der der Riegel und die Führungsfläche an einer Wippe angeordnet sind. Eine solche Wippe kann sowohl mit einer Achse als auch mit einer kipp- oder schwenkbaren Auflagefläche ausgeführt sein. Eine solche kipp- oder schwenkbaren Auflagefläche kann beispielsweise bogenförmig gewölbt sein und sich auf einer Grundfläche abwälzen, sodass die Schwenkachse je nach Schwenkwinkel wandert.
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So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Wippe zwei durch ein Gelenk verbundene Hebelarme aufweist und dass die Führungsfläche an dem einen Hebelarm und der Riegel an dem anderen Hebelarm angeordnet ist.
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Um mit einer geringen Kraft und nur wenig Reibung an der Kontaktstelle zwischen Rampe und Führungsfläche eine große Verschließkraft zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass die Länge des Hebelarms zwischen der Führungsfläche und dem Gelenk größer ist als die Länge des Hebelarms zwischen dem Gelenk und dem Riegel.
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Bei einer besonders kompakten konstruktiven Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass die Führungsfläche und eine Andruckfläche des Riegels auf der gleichen Oberseite der Wippe angeordnet sind.
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Die Verschlussvorrichtung weist eine flache Bauweise auf, wenn vorgesehen ist, dass das Gelenk zum Schwenken eine Achse aufweist, die senkrecht und versetzt zur Drehachse liegt.
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Die Führungsfläche kann unabhängig von äußeren Einflüssen, insbesondere der Schwerkraft, in einer definierten Stellung gehalten werden, indem vorgesehen ist, dass die Führungsfläche federkraftbelastet, insbesondere permanent, an der Rampe anliegt. Auch ein „Klappern“ der Verschlußvorrichtung wird damit verhindert und die Verschlußvorrichtung vermittelt einen hochwertigen Eindruck.
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Um hohe Kräfte abzustützen, die bei der Betätigung der Verschlussvorrichtung in die Wippe eingeleitet werden, kann vorgesehen sein, dass die Wippe an einem Trägerteil schwenkbar angeordnet ist, das drehfest mit einem Drehbetätigungsteil, insbesondere einem Drehgriff, verbunden ist.
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Bei einer konstruktiven Weiterbildung dieses Trägerteils ist vorgesehen, dass das Trägerteil mit einem ringförmigen Dichtteil verbunden ist, an dem die ringsegmentartig um die Drehachse umlaufende Rampe angeordnet ist.
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Um das Dichtteil der Verschlussvorrichtung drehfest am Füllstutzen halten zu können, während sich der Riegel weiterdreht, kann zum Halten ein Vorsprung vorgesehen sein. Dabei ist vorgesehen, dass radial außerhalb der Rampe der Vorsprung vorgesehen ist, der drehfest mit der Rampe verbunden ist und umfangsmäßige Anlageflächen aufweist, die voneinander abgewandt sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 16 ist ein Verfahren zum Verschließen eines Füllstutzens mittels einer Verschlussvorrichtung. Dabei ist vorgesehen, dass ein Drehbetätigungsteil gemeinsam mit einem Riegel und einer Führungsfläche relativ zum Füllstutzen um eine Drehachse gedreht wird, während ein Dichtteil und eine zumindest mittelbar daran befestigte Rampe umfangsmäßig in einer Drehwinkelstellung am Füllstutzen gehalten werden, wobei die Führungsfläche beim Drehen um die Drehachse entlang der Rampe geführt wird und dabei entgegengesetzt zur Drehrichtung des Riegels schwenkt, der gegen eine Innenkante des Füllstutzens gedrückt wird und dabei das Dichtteil in Richtung auf eine umlaufende Dichtfläche des Füllstutzens zieht.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen
- 1 in einer Draufsicht einen Füllstutzen;
- 2 den Füllstutzen nach 1 mit einer darin eingesetzten aber nicht vollständig verriegelten Verschlussvorrichtung in einem Schnitt entlang einer Drehachse;
- 3 eine Darstellung analog zu 2, wobei die Verschlussvorrichtung gegenüber dem Füllstutzen mittels eines Riegels in einer Endstellung verriegelt ist; und
- 4 den Riegel aus 3 zusammen mit einem Dichtteil in einer perspektivischen Ansicht.
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1 zeigt in einer Draufsicht einen Füllstutzen 2. Der Füllstutzen 2 ist fest an einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Behälter angeordnet, der beim Ausführungsbeispiel als Blechtank ausgeführt ist. Der Füllstutzen 2 besteht insofern ebenfalls aus Blech, insbesondere Stahlblech. Der Behälter kann auch in Kunststoff ausgeführt sein. Bei dem Behälter kann es sich um einen Tank für ein Kraftfahrzeug handeln, der durch eine Öffnung im Zentrum des Füllstutzens mit einem flüssigen Medium befüllt werden kann. Bei diesem flüssigen Medium kann es sich insbesondere um Kraftstoff, Öl, eine wässrige Harnstofflösung oder eine Hydraulikflüssigkeit handeln.
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Der Füllstutzen 2 kann insbesondere nach DIN 73 400 ausgeführt sein und weist eine Symmetrieachse 4 auf, die zentral im Füllstutzen angeordnet ist und in der Zeichnung senkrecht auf der Blattebene steht.
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Das Blech des Füllstutzens 2 ist mehrfach gebogen und weist eine vom Tank nach außen vorstehende kreisringförmig um die Symmetrieachse 4 umlaufende Dichtwulst 6 aus Blech auf. Radial innerhalb der Dichtwulst 6 ist das Blech zu einem gegenüber der Dichtwulst 6 zurücktretenden Bereich 8 ausgeformt, der umfangsmäßig von zwei Ausnehmungen 10, 12 unterbrochen ist, die bezüglich der Symmetrieachse 4 diametral zueinander angeordnet sind.
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2 zeigt in einem Längsschnitt entlang der Symmetrieachse 4 den Füllstutzen 2 gemeinsam mit einer auf den Füllstutzen 2 aufgesetzten bzw. in den Füllstutzen 2 eingesetzten Verschlussvorrichtung 14, die sich in einer nicht vollständig verriegelten Stellung befindet.
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Die Verschlussvorrichtung 14 weist ein Drehbetätigungsteil auf, das als runder Drehgriff 16 ausgeführt ist. Innerhalb des Drehgriffs 16 ist ein ringförmiges Dichtteil 18 angeordnet, an dem die Oberseite eines Dichtrings 20 anliegt, dessen Unterseite auf einer Dichtfläche 21 der Dichtwulst 6 aufliegt. Der Drehgriff 16, das Dichtteil 18, der Dichtring 20 und ein Trägerteil 22 sind konzentrisch zur Symmetrieachse 4 angeordnet. Der Drehgriff 16 und das Trägerteil 22 sind drehfest miteinander koppelbar und im verbundenen Zustand gemeinsam um eine Drehachse 24 drehbar, die im Idealfall deckungsgleich zur Symmetrieachse 4 ist.
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Das Trägerteil 22 weist ein topfförmiges Teil 25 auf, von dem ausgehend sich ein ringförmiges Teil 26 radial nach außen erstreckt.
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Das topfförmige Teil 25 weist an dessen vom Drehgriff 16 abgewandten Ende, sprich am unteren Ende, einen Topfboden 28 auf, von dem ausgehend sich Verstärkungsrippen 30 in Richtung auf den äußeren Randbereich 32 des ringförmigen Teils 26 erstrecken. Somit können diese Verstärkungsrippen 30 Kräfte abstützen, die in das ringförmige Teil 26 insbesondere an dessen äußeren Randbereich 32 eingeleitet werden.
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Auf der dem Drehgriff 16 zugewandten Seite des ringförmigen Teils 26 sind zwei Wippen 34 angeordnet, die bezüglich der Drehachse 24 diametral zueinander angeordnet sind. Nachfolgend wird der Einfachheit halber nur eine der beiden gleich ausgeführten Wippen 34 erläutert.
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Die Wippe 34 ist an dem Trägerteil 22 schwenkbar angeordnet, das drehfest mit dem Drehgriff 16 verbunden ist. Dazu umfasst die Wippe 34 ein Gelenk 36, das zum Schwenken eine Achse 37 aufweist, die senkrecht und versetzt zur Drehachse 24 liegt.
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Das Gelenk 36 umfasst einen Aufnahmebock 38, der einteilig mit dem Trägerteil 22 ausgeführt ist und an dem äußeren Randbereich 32 des ringförmigen Teils 26 angeordnet ist. In eine Öffnung des Aufnahmebocks 38 ist die Achse 37 derart eingesteckt, dass die Enden der Achse 37 über den Aufnahmebock 38 hinaus hervorstehen. An diesen Enden ist die Achse 37 in Öffnungen von Laschen 42 gesteckt, die beiderseits des Aufnahmebocks 38 angeordnet sind. Die Laschen 42 sind ausgehend von einem Wippenbalken aus Blech abgewinkelt, der sich funktionell auf zwei Hebelarme 44, 46 aufteilen lässt, die sich bezüglich der Drehachse 24 in radialer Richtung erstrecken. Mithin weist die Wippe 34 die beiden durch das Gelenk 36 verbundenen Hebelarme 44, 46 auf.
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An dem radial inneren Hebelarm 46 ist eine Führungsfläche 48 auf der Oberseite der Wippe 34 angeordnet. An dem radial äußeren Hebelarm 44 ist ein Riegel 50 angeordnet, der auf der Oberseite der Wippe 34 eine Andruckfläche 52 aufweist.
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Die Länge des Hebelarms 46 zwischen der Führungsfläche 48 und dem Gelenk 42 ist größer als die Länge des Hebelarms 44 zwischen dem Gelenk 42 und dem Riegel 50.
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An der Unterseite des radial inneren Hebelarms 46 liegt ein Ende einer Schraubendruckfeder 54 unter einer Vorspannung an. Das andere Ende der Schraubendruckfeder 54 ist an dem ringförmigen Teil 26 und insofern am Trägerteil 22 abgestützt. Die Schraubendruckfeder 54 erstreckt sich in Richtung der Drehachse 24.
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Innerhalb des topfförmigen Teils 25 ist ein hohler Zapfen 56 angeordnet, der einteilig mit dem Drehgriff 16 ist. Von dem Drehgriff 16 ausgehend erstreckt sich der Zapfen 56 koaxial zur Drehachse 24. Der Zapfen 56 ist drehbar innerhalb einer Lagerbuchse 57 des topfförmigen Teils 25 aufgenommen. In den hohlen Zapfen 56 ist ein Zylinderschloss 58 eingesetzt, das mittels eines Schlüssels von außen betätigt werden kann, sofern eine Verschlusskappe 60 am Deckel 16 zuvor geöffnet wurde.
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Wird das Zylinderschloss 58 mittels des Schlüssels verschlossen, so ist eine drehfeste Verbindung zwischen dem Zapfen 56 und der Lagerbuchse 57 hergestellt, sodass der Drehgriff 16 drehfest mit dem Trägerteil 22 gekoppelt ist. Mithin ist der Drehgriff 16 dann auch mit dem Riegel 50 drehfest gekoppelt.
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Um die Verschlussvorrichtung 14 gegenüber dem Füllstutzen 2 zu verriegeln, wird der Drehgriff gemeinsam mit dem Trägerteil 22 um die Drehachse 24 in die vollständig verriegelte Stellung gedreht, sodass sich der in 3 dargestellte Zustand ergibt, der nachfolgend erläutert wird.
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Beim Drehen des Trägerteils 22 in die verriegelte Stellung drehen sich das Dichtteil 18 und der Dichtring 20 nicht mit. Stattdessen verbleiben das Dichtteil 18 und der Dichtring 20 in der vorherigen Drehwinkelstellung bezüglich der Drehachse 24. Diese vorherige Drehwinkelstellung ist die Drehwinkelstellung, in der die Verschlussvorrichtung 14 in den Füllstutzen 2 eingesetzt wurde.
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Die Drehbarkeit zwischen dem Dichtteil 18 und dem Trägerteil 22 wird dabei durch eine Lagerung 60 sichergestellt. Diese Lagerung 60 lagert den Innenrand 62 des ringförmigen Dichtteils 18 in einer Ringnut 64 nahe dem Mündungsbereich 66 des topfförmigen Teils 25. Der Innenrand 62 des ringförmigen Dichtteils 18 weist auf der vom ringförmigen Teil 26 des Trägerteils 22 wegweisenden Seite eine Stirnfläche 68 auf, die an einer Innenwand 70 der Ringnut 64 anliegt. Somit sind zwischen dem Dichtteil 18 und dem Trägerteil 22 in Richtung der Drehachse 24 Zugkräfte übertragbar.
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Eine Dichtung 72 zwischen dem topfartigen Teil und dem Dichtteil 18 stellt sicher, dass kein Medium in den Bereich der Lagerung 60 oder darüber hinaus gelangen kann.
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Die Dichtung 72 weist einen Dichtring auf, der eine Innenkante aufweist, die in eine weitere Ringnut des topfförmigen Teils 25 eingreift. Diese weitere Ringnut liegt in Richtung des Behälterinnenraums vor der Lagerung 60 und schützt dieselbe somit vor dem Medium. Eine Außenkante des zugehörigen Dichtrings liegt auf der dem Behälterinnenraum zugewandten Seite des Dichtteils 18 an.
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An dem Dichtteil 18 sind zwei ringsegmentartig um die Drehachse 24 umlaufende Rampen 74 angeordnet, von denen jede der beiden Rampen 74 einer der beiden Wippen 34 zugeordnet ist. Die beiden Rampen 74 sind miteinander verbunden, sodass aus den beiden Ringsegmenten ein geschlossen umlaufender Ring gebildet ist.
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Der Riegel 50 kommt beim Überführen von dem in 2 dargestellten nicht vollständig verriegelten Zustand zu dem in 3 dargestellten verriegelten Zustand an einer stirnseitigen Innenkante 80 des Füllstutzens 2 zur Anlage und wird in Richtung der Drehachse 24 mehr und mehr an die Innenkante 80 gedrückt, bis die in 3 gezeigte vollständig verriegelte Stellung, sprich die Endstellung erreicht ist. Der Riegel 50 zieht in dieser Endstellung den Dichtring 20 mit definierter Kraft gegen die Wulst 6.
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Beim Überführen in den vollständig verriegelten Zustand erfolgt die Schwenkbewegung an der Wippe 34 gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 54. Dabei liegt die Führungsfläche 48 permanent federkraftbelastet an der Rampe 74 an.
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Insofern ist der Riegel 50 über die beiden Hebel 44, 46 mit der entlang der Rampe 74 geführten Führungsfläche 48 derart kinematisch gekoppelt, dass der Riegel 50 beim Führen der Führungsfläche 48 entlang der Rampe 74 in eine andere Richtung bewegt wird als die Führungsfläche 48. Diese Bewegung ist eine Schwenkbewegung um die Achse 37. Mithin schwenkt der Riegel 50. Infolge dieser Schwenkbewegung nimmt der Abstand 76 des Riegels 50 zu einer Dichtfläche 78 ab, die an der Oberfläche des Dichtrings 20 gebildet wird, die der Wulst 6 zugewandt ist. Dabei werden beiderseits des Dichtrings 20 an dessen Oberseite und dessen Unterseite Dichtflächenpaarungen gebildet, die den Austritt des Mediums aus dem Behälter ebenso verhindern, wie den Eintritt von Verschmutzungen in den Behälter. Die Dichtflächenpaarung an der Unterseite wird von den Dichtflächen 21 und 78 gebildet.
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Die stirnseitige Innenkante 80 des Füllstutzens 2 ist dem Behälterinnenraum zugewandt und erstreckt sich in einer Ebene senkrecht zur Drehachse 24. In der dargestellten Endstellung erstrecken sich die Riegel 50 ebenfalls in einer Ebene senkrecht zur Drehachse 24.
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Wie in 4 dargestellt, sind radial außerhalb der Rampen 74 Vorsprünge 82 am Dichtteil 18 vorgesehen, die drehfest mit den Rampen 74 verbunden sind und umfangsmäßige Anlageflächen 84, 86 aufweisen. Jeder der beiden gleich ausgeführten Vorsprünge 82 weist dabei die Anlageflächen 84, 86 auf, die voneinander abgewandt sind. Nur wenn sich entsprechend 4 jeder der beiden Vorsprünge 82 in der gleichen umfangsmäßigen Winkelstellung befindet wie der zugehörige Riegel 50, kann die Verschlussvorrichtung in den Füllstutzen eingesetzt und aus dem Füllstutzen entnommen werden, da nur dann die Vorsprünge 82 und die Riegel 5 zugleich in die Ausnehmungen 10, 12 nach 1 passen. Wird bei eingesetzter Verschlussvorrichtung 14 der Drehgriff 16 mit dem daran drehfest gekoppelten Trägerteil 22 und dem Riegel 50 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Drehachse 24 gedreht, so dreht sich das Dichtteil nicht mit, weil die Anlageflächen 86 an dem Bereich 8 (1) des Füllstutzens 2 zur Anlage kommen. Sofern der Drehgriff 16 danach zum Öffnen der Verschlussvorrichtung 14 wieder in die Gegenrichtung, sprich im Uhrzeigersinn gedreht wird, kommen die anderen Anlageflächen 84 zur Anlage an dem Bereich 8 des Füllstutzens 2 und die Riegel 50 und die Vorsprünge 82 werden wieder entsprechend 4 umfangsmäßig zur Deckung gebracht.
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Der Ablauf des Verschließens des Füllstutzens 2 mittels der Verschlussvorrichtung 14 lässt sich wie folgt zusammenfassen: Das Drehbetätigungsteil wird gemeinsam mit dem Riegel 50 und der Führungsfläche 48 relativ zum Füllstutzen 2 um die Drehachse 24 gedreht. Währenddessen wird das Dichtteil 18 und die daran befestigte Rampe 74 umfangsmäßig in einer Drehwinkelstellung am Füllstutzen 2 gehalten. Die Führungsfläche 48 wird beim Drehen um die Drehachse 24 entlang der Rampe 74 geführt und schwenkt dabei entgegengesetzt zur Drehrichtung des Riegels 50, der gegen eine Innenkante 80 des Füllstutzens 2 gedrückt wird und dabei das Dichtteil 18 in Richtung auf eine umlaufende Dichtungsanlagefläche 21 des Füllstutzens 2 zieht.
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Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Dichtring 20 am Dichtteil 18 nicht als separates Bauteil vorgesehen. Stattdessen ist ein Dichtwerkstoff an das Dichtteil anvulkanisiert oder das Dichtteil ist aus einem Kunststoff, der dichtende Eigenschaften hat. An dem Dichtteil kann eine Dichtkante einteilig angeformt sein.
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Der Drehgriff und das Trägerteil brauchen nicht unbedingt voneinander entkoppelbar und miteinander koppelbar sein. Es ist auch eine permanente drehfeste Verbindung des Drehgriffs mit dem Trägerteil möglich, sofern ein unberechtigter Zugriff ausgeschlossen werden kann.
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Anstelle der koaxial zur Drehachse 24 angeordneten Schraubendruckfeder 54 sind auch andere Federtypen und Federanordnungen denkbar. Beispielsweise können mehrere kleine Schraubendruckfedern parallel versetzt zur Drehachse 24 vorgesehen sein. Überdies könnten auch Blattfedern oder Tellerfedern vorgesehen sein.
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Die Innenkante 80 des Füllstutzens 2 ist beim Ausführungsbeispiel nicht rampenförmig ausgeführt. Jedoch könnte die Innenkante 80 auch rampenförmig sein.
