Automobilindustrie

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befüllung von Behältern mit Betriebsstoffen an Montagelinien der Automobilindustrie, wobei die flüssigen oder gasförmigen Betriebsstoffe mittels einer Befüllanlage durch spezifisch ausgestaltete Befülladapter den jeweils konkret zu befüllenden Behältern des Fahrzeuges zugeführt werden und wobei mehrere der für einen in der Befüllanlage örtlich und funktionell kapselbaren Prozess der Befüllung notwendigen elektronischen, elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Baugruppen in einer gemeinsamen Blockstruktur baulich integriert sind.

Für verschiedenartige technische Anwendungen müssen Flüssigkeiten und/oder Gase zeitlich und mengenmäßig definiert einer gerätetechnischen Anordnung zugeführt 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. So wird im Herstellungsprozess an den Montagelinien der Automobilindustrie beispielsweise Öl, Kühlflüssigkeit, Kältemittel, Scheibenreiniger und Kraftstoff befüllt. Die Befüllanlagen umfassen dabei als wesentliche Komponenten eine Vakuumquelle, eine Befüllquelle mit Druckregelung, einen Medientank mit Füllstandmessung, Vakuumstrecken, Füllstrecken, Rücksaugstrecken, Schnüffelstrecken, Nachfüllstrecken, eine Volumenmessung, eine Füllstandmessung, eine Druck- und Vakuummessung, Software, pneumatische und hydraulische Betriebsmittel sowie Steuer- und Medienleitungen in Form von Rohren, Schläuchen und metallischen Leitungen.

Der Füllprozess ist bedingt durch Anforderungen einer Fließbandfertigung an Montagelinien örtlich aufgeteilt in

- Funktionen, die nahe am Fahrzeug ablaufen müssen (mitfahrende Konsole, Adapter)

- Funktionen die Hilfsprozesse nahe am Fahrzeug leisten

- Funktionen, die Hilfsprozesse im Bereich der stationären Grundeinheit leisten

Die Befüllung mit den Betriebsstoffen erfolgt üblicherweise durch einen Werker. Der Werker bringt dabei Befülladapter, die über Schlauchpakete mit einer Befüllanlage verbunden sind, zum Fahrzeug und adaptiert sie an die zu befüllenden Fahrzeugbehälter.

Um Bauraum und Gewicht der für die Befüllung notwendigen Gerätetechnik zu reduzieren, wird beispielsweise in DE 195 11 395 A1 und DE 20 2006 015 673 U1 vorgeschlagen, mehrere verschiedene Ventilfunktionen durch nebeneinander liegende Ventilmodule in Form eines Blockdesigns baulich miteinander zu integrieren.

Mit Bezug auf derartige Lösungsvorschläge ist es für den Fachmann an sich naheliegend, zur Befüllung von Behältern mit Betriebsstoffen an Montagelinien der Automobilindustrie eine kompakte Baueinheit als Blockstruktur zu schaffen, die mit ihren integrierten Baugruppen neben den Ventilfunktionen für die Pneumatik- und/oder Hydraulikventile auch weitere für den Befüllvorgang notwendige Funktionen aufnimmt. Solche Funktionen sind primär die für einen in der Befüllanlage örtlich und/oder funktionell kapselbaren Befüllprozess notwendigen elektronischen, elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Baugruppen mit Firmware, Busschnittstellen, Sensorelementen, Anzeigen, Steuerungskomponenten und dergleichen. Obwohl eine solche Ausgestaltung aus dem Stand der Technik vermeintlich nahegelegt wird, sind am Markt bisher keine tatsächlich realisierten Lösungen verfügbar.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Blockstruktur für eine Befüllanlage zu schaffen, die modulartig aufgebaut ist und möglichst nur Änderungen an einem einzigen der hierfür konzipierten Module erfordert, um die Blockstruktur für verschiedenartige Befüllprozesse zu modifizieren.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die Blockstruktur eine Hydraulikebene, eine Montageebene und eine Elektronikebene aufweist, die jeweils als eine separate Baugruppe gefertigt und als eine funktionell in Wirkverbindung stehende gemeinsame Baugruppe miteinander montiert sind. Die Hydraulikebene weist einen quaderförmigen Grundkörper auf, in dessen Innenraum die für eine jeweils konkrete Adaption spezifisch ausgebildeten Kanalstrukturen zur Führung von Betriebsstoffen ausgestaltet sind, in dessen unteren Abschnitt eine Vielzahl von ersten Ausnehmungen ausgestaltet ist, die jeweils horizontal ausgerichtet und senkrecht zur Längsrichtung des Grundkörpers sowie jeweils paarweise vertikal übereinander liegend angeordnet sind, wobei jede Ausnehmung auf ihrem zum Innenraum des Grundkörpers gerichteten Abschnitt eine Strömungsverbindung zu einer der im Innenraum ausgestalteten Kanalstrukturen aufweist, wobei jede Ausnehmung auf ihrem zur Außenseite des Grundkörpers gerichteten Abschnitt einen offenen Kanal als Strömungsverbindung zu einem Blockventil aufweist, wobei die jeweils paarweise übereinander liegenden Ausnehmungen mit jeweils einem Blockventil in Wirkverbindung bringbar sind und wobei oberhalb der ersten Ausnehmungen weitere Ausnehmungen ausgestaltet sind zur Aufnahme von Betätigungselementen für die Kanalstrukturen und Blockventile. Die Montageebene weist eine rechteckförmige Grundplatte auf, in deren unteren Abschnitt eine Vielzahl von ersten Durchgangsöffnungen ausgestaltet ist, die jeweils horizontal ausgerichtet und senkrecht zur Längsrichtung der Grundplatte sowie jeweils paarweise vertikal übereinander liegend angeordnet sind und deren Anordnung und geometrische Form kongruent ist zu den im unteren Abschnitt des quaderförmigen Grundkörpers der Hydraulikebenen ausgestalteten ersten Ausnehmungen, wobei über diesen ersten Durchgangsöffnungen mehrere zweite Durchgangsöffnungen ausgestaltet sind, deren Anordnung und geometrische Form kongruent ist zu den im quaderförmigen Grundkörper der Hydraulikebene oberhalb der ersten Ausnehmungen ausgestalteten weiteren Ausnehmungen und wobei im oberen Abschnitt eine Vielzahl von dritten Durchgangsöffnungen ausgestaltet ist, die in ihrer Gesamtheit ein Lochraster ausbilden. Die Elektronikebene weist eine rechteckförmige Grundplatte auf, in deren Grundfläche Ausnehmungen und Durchgangsöffnungen ausgestaltet sind, die jeweils horizontal ausgerichtet und senkrecht zur Längsrichtung der Grundplatte angeordnet sind und in denen die Betätigungselemente für die in der Hydraulikebene ausgestalteten Kanalstrukturen und die mittels der Montagebene in der Hydraulikebene gelagerten Blockventile abstützbar sind.

Die Grundidee der Erfindung besteht also darin, eine Blockstruktur für eine Befüllanlage aus drei verschiedenen Grundelementen aufzubauen. Somit wird eine Blockstruktur für eine Befüllanlage verfügbar, die modulartig aufgebaut ist und lediglich Änderungen an der Hydraulikebene als einzigem der insgesamt drei Module erfordert, um die Blockstruktur für verschiedenartige Befüllprozesse zu modifizieren. Durch die konkrete Ausführung der Strömungskanäle im Innenraum der Hydraulikebene wird die Funktionalität bestimmt. Die Montageebene und die Elektronikebene erfordern hingegen keine Änderungen. Für eine derartige kompakte und modulierbare Blockstruktur mit - wie bekannt - pneumatischen sowie in neuartiger Weise auch hydraulischen und fluidischen Komponenten ergeben sich zahlreiche Einsatzmöglichkeiten, wobei eine bauliche Integration sowohl in eine an der Montagelinie mitfahrenden Konsole als auch in eine ortsfeste Grundeinheit einer Befüllanlage der Automobilindustrie möglich ist.

Die Hydraulikebene realisiert funktionell die Medienverteilung und verbindet über die im quaderförmigen Grundkörper ausgestalteten Kanalstrukturen die mit den zu befüllenden Betriebsstoffen (z.B. Öl, Kühlflüssigkeit, Kältemittel) beaufschlagten Eingangsstrecken mit den in der Montageebene abgestützten Ventilen. Die Hydraulikebene bildet somit über die konkrete hydraulische Verschaltung den gesamten Befüllprozess ab. Folglich kann mit einer Änderung der Kanalstrukturen im Innenraum des quaderförmigen Grundkörpers dieser Hydraulikebene die Vorrichtung und somit die gesamte Befüllanlage für unterschiedliche Anwendungen modifiziert werden. Hierfür sind in vorteilhafter Weise keine konstruktiven Änderungen an der Montageebene und der Elektronikebene notwendig. Stattdessen müssen in deren Ausnehmungen und Durchgangsöffnungen lediglich die für eine jeweils konkrete Befüllaufgabe notwendigen Bauelemente (handelsübliche Ventile, Steuerungselemente und dergleichen) eingesetzt bzw. nicht benötigte Anschlüsse bei Notwendigkeit mit Blindstutzen und ähnlichen Bauteilen verschlossen werden. Die derart ausgestattete Hydraulikebene wird in der zugeordneten Befüllanlage fest verschraubt und die hydraulische Verbindung erfolgt vorzugsweise über Steckhülsen.

Die Montageebene realisiert funktionell die Aufnahme von Ventilbaugruppen, Dichtungen, Elektronik, Sensoren und Blindstutzen. Dabei werden die Blindstutzen in Abhängigkeit der konkreten Befüllaufgabe alternativ offen oder geschlossen betrieben. Die Montageebene wird vorzugsweise komplett bestückt mittels einer Schraubverbindung an der Hydraulikebene montiert bzw., von dieser demontiert. Somit sind sowohl die Herstellung als auch die im späteren Nutzungszyklus notwendigen Wartungen in einfacher Art und Weise zu realisieren.

Die Elektronikebene stellt funktionell eine Kommunikationsschnittstelle CAN zu analoger Sensorik und Ventiltechnik dar. Hiermit erfolgt die elektrische Anbindung von Ventilen, Drucksensoren, Temperaursensoren, der Steuerung für den Befülladapter und eventuell weiterer zusätzlicher Komponenten.

Die aus jeweils Hydraulikebene, Montageebene und Elektronikebene zusammengefügten Blockstrukturen sind nach medienspezifischen Eigenschaften und lokalen und funktionellen Anforderungen gegliedert. Dadurch ergeben sich gegenüber bisher bekannten Varianten mehrere Vorteile, von denen insbesondere zu nennen sind:

- kleinere Befüllanlagen

- weniger Gewicht

- Reduzierung von Material

- Reduzierung von Leckstellen

- höhere integrierte Funktionalität

- neue Features, Funktionen und Verbesserungen von Diagnose, Wartung und Standzeit

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, deren technische Merkmale nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Blockstruktur in Explosionsdarstellung

Fig. 2 eine Halteplatte für die Elektronikebene Fig. 3 eine aus den in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Teilen zusammengefügte Blockstruktur

Die in der Zeichnung dargestellte Blockstruktur ist als eine Baugruppe für eine Vorrichtung zur Befüllung von Behältern mit Betriebsstoffen an Montagelinien der Automobilindustrie konzipiert. Dabei werden die flüssigen oder gasförmigen Betriebsstoffe mit einer Befüllanlage durch spezifisch ausgestaltete Befülladapter den jeweils konkret zu befüllenden Behältern des Fahrzeuges zugeführt. Mehrere der für einen in der Befüllanlage örtlich und funktionell kapselbaren Befüllprozess notwendigen elektronischen, elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Baugruppen sind in einer gemeinsamen Blockstruktur baulich integriert.

Gemäß Fig. 1 weist diese Blockstruktur eine Hydraulikebene 1 , eine Montageebene 2 und eine Elektronikebene 3 auf. Hydraulikebene 1 , Montageebene 2 und Elektronikebene 3 sind jeweils als eine separate Baugruppe gefertigt und werden gemäß Fig. 3 als eine funktionell in Wirkverbindung stehende gemeinsame Baugruppe miteinander montiert.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass Hydraulikebene 1 , Montageebene 2 und Elektronikebene 3 jeweils eine gleiche Länge aufweisen. Außerdem ist ersichtlich, dass die Montagebene 2 und die Elektronikebene 3 jeweils eine hälftige Höhe wie die Hydraulikebene 1 aufweisen. Weiterhin ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass nach Montage zur funktionsfähigen Blockstruktur die Montagebene 2 im unteren Abschnitt der zugeordneten Seitenfläche der Hydraulikebene 1 und die Elektronikebene 3 im oberen Abschnitt der zugeordnete Seitenfläche der Hydraulikebene 1 angeordnet ist.

Die Hydraulikebene 1 weist einen quaderförmigen Grundkörper 11 auf. Im Innenraum des Grundkörpers 11 sind für die konkrete Adaption spezifisch ausgebildeten Kanalstrukturen (in der Zeichnung nicht dargestellt) zur Führung von Betriebsstoffen ausgestaltet. Weiterhin ist im unteren Abschnitt des Grundkörpers 11 eine Vielzahl von ersten Ausnehmungen 12 ausgestaltet, Die Ausnehmungen 12 sind jeweils horizontal ausgerichtet und senkrecht zur Längsrichtung des Grundkörpers 11 sowie jeweils paarweise vertikal übereinander liegend angeordnet. Jede Ausnehmung 12 weist auf ihrem zum Innenraum des Grundkörpers 11 gerichteten Abschnitt eine Strömungsverbindung (in der Zeichnung nicht dargestellt) zu einer der im Innenraum ausgestalteten Kanalstrukturen auf. Außerdem weist jede Ausnehmung 12 auf ihrem zur Außenseite des Grundkörpers 11 gerichteten Abschnitt einen offenen Kanal als Strömungsverbindung zu einem Blockventil 4 auf. Dabei können jeweils paarweise übereinander liegende Ausnehmungen 12 mit jeweils einem Blockventil 4 in Wirkverbindung gebracht werden. Oberhalb der ersten Ausnehmungen 12 sind weitere Ausnehmungen 13 ausgestaltet, in denen Betätigungselemente (in der Zeichnung nicht dargestellt) für die Kanalstrukturen im Innenraum 1 1 und für die Blockventile 4 angeordnet werden können.

Am Umfang der jeweils paarweise vertikal übereinander liegend angeordneten ersten Ausnehmungen 12 sowie am Umfang der oberhalb davon angeordneten weiteren Ausnehmungen 13 sind am Grundkörper 1 1 der Hydraulikebene 1 jeweils kreisförmige Vertiefungen 14 zur Aufnahme von Dichtelementen (in der Zeichnung nicht dargestellt) ausgestaltet.

Außerdem weist die Hydraulikebene 1 im oberen Abschnitt mindestens zwei weitere Ausnehmungen 15 auf. Auch diese Ausnehmungen 15 sind jeweils horizontal ausgerichtet und senkrecht zur Längsrichtung des Grundkörpers 1 1 sowie auf einer gemeinsamen horizontalen Linie liegend angeordnet. Jede Ausnehmung 15 ist als Aufnahme für einen Temperatursensor (in der Zeichnung nicht dargestellt) ausgestaltet.

Die Montageebene 2 weist eine rechteckförmige Grundplatte 21 auf. Im unteren Abschnitt der Grundplatte 21 ist eine Vielzahl von ersten Durchgangsöffnungen 22 ausgestaltet. Die Durchgangsöffnungen 22 sind jeweils horizontal ausgerichtet und senkrecht zur Längsrichtung der Grundplatte 21 sowie jeweils paarweise vertikal übereinander liegend angeordnet. In den Durchgangsöffnungen 22 werden die Blockventile 4 lagefixiert, wobei die Anzahl und Ausführung dieser Blockventile 4 in Abhängigkeit der konkreten Befüllaufgabe wählbar ist. Die Anordnung und geometrische Form der ersten Durchgangsöffnungen 22 ist kongruent zu den im unteren Abschnitt des quaderförmigen Grundkörpers 1 1 der Hydraulikebene 1 ausgestalteten ersten Ausnehmungen 12.

Weiterhin sind über den ersten Durchgangsöffnungen 22 mehrere zweite Durchgangsöffnungen 23 ausgestaltet. Die Anordnung und geometrische Form dieser zweiten Durchgangsöffnungen 22 ist kongruent zu den im quaderförmigen Grundkörper 1 1 der Hydraulikebene 1 oberhalb der ersten Ausnehmungen 12 ausgestalteten weiteren Ausnehmungen 13. Außerdem ist im oberen Abschnitt der Grundplatte 21 eine Vielzahl von dritten Durchgangsöffnungen 24 ausgestaltet. Diese dritten Durchgangsöffnungen 24 bilden in ihrer Gesamtheit ein Lochraster aus. Dieses Lochraster ist als eine Abstützung für mindestens eine Baugruppe 5 zur Aufnahme von Sensoren ausgestaltet. Durch die somit mögliche variable Anordnung von Sensoren wird auch die Sensorposition auf der Hydraulikebene 1 bestimmt, so dass eine optimale Zuordnung für den jeweils sensorisch zu erfassenden Parameter gewährleistet ist. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung ist lediglich eine Baugruppe 5 zur Aufnahme von Sensoren vorgesehen, die in Durchgangsöffnungen 24 der Grundplatte 21 montiert wird. Aufgrund des verfügbaren freien Bauraums ist grundsätzlich auch die Montage einer zweiten Baugruppe 5 zur Aufnahme von Sensoren möglich. Unabhängig von der konkreten Anzahl wird vorgeschlagen, dass jede Baugruppe 5 zur Aufnahme von Sensoren mit maximal vier separaten Drucksensoren bestückt wird.

Am Umfang der jeweils paarweise vertikal übereinander liegend angeordneten ersten Durchgangsöffnungen 22 sowie am Umfang der oberhalb davon angeordneten zweiten Durchgangsöffnungen 23 an der Grundplatte 21 der Montageebene 2 sind jeweils kreisförmige Vertiefungen 25 zur Aufnahme von Dichtelementen (in der Zeichnung nicht dargestellt) ausgestaltet.

Die Elektronikebene 3 weist eine rechteckförmige Grundplatte 31 auf. In der Grundfläche der Grundplatte 31 sind Ausnehmungen und Durchgangsöffnungen 32 ausgestaltet, die jeweils horizontal ausgerichtet und senkrecht zur Längsrichtung der Grundplatte angeordnet sind. Den Ausnehmungen und Durchgangsöffnungen 32 werden Betätigungselemente 33 für die in der Hydraulikebene 1 ausgestalteten Kanalstrukturen und die mittels der Montagebene 2 in der Hydraulikebene 1 gelagerten Blockventile 4 zugeordnet.

Die Elektronikebene 3 kann an einer separaten Halteplatte 6 montiert werden, die wiederum an den beiden seitlichen Stirnseiten der Hydraulikebene 1 befestigt wird. Eine derartige Halteplatte 6 ist in Fig. 2 als einzelne Baugruppe dargestellt, wobei die Ausgestaltung einer hierfür geeigneten Halteplatte 6 nicht auf diese Konstruktion beschränkt ist.

Eine erfindungsgemäß aufgebaute Blockstruktur kann weiter ausgestaltet werden. So können beispielsweise jedem Blockventil 4 Steckverbinder zugeordnet werden oder auch Leuchtdioden zur Anzeige von Betriebszustand bzw. Funktionsfähigkeit.

Ebenso kann die Hydraulikebene 1 an ihrer oberen und/oder an ihrer unteren Längsseite Verbindungselemente 16 aufweisen, mit denen eine erste Hydraulikebene 1 mit weiteren Hydraulikebenen zu einer gemeinsamen größeren Baueinheit zusammenfügbar ist. Bezugszeichenliste Hydraulikebene

quaderförmiger Grundkörper

erste Ausnehmungen

weitere Ausnehmungen

Vertiefung zur Aufnahme von Dichtelementen Ausnehmung für Aufnahme Temperatursensor Verbindungselemente Montageebene

rechteckförmige Grundplatte

erste Durchgangsöffnungen

zweite Durchgangsöffnungen

dritte Durchgangsöffnungen

Vertiefung zur Aufnahme von Dichtelementen Elektronikebene

rechteckförmige Grundplatte

Ausnehmungen / Durchgangsöffnungen

Betätigungselemente Blockventil

Baugruppe zur Aufnahme von Sensoren

Halteplatte