DE20108735U1

DE20108735U1 - Verschlussdeckel für Kraftfahrzeugkühler

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Publication number: DE20108735U1
Application number: DE20108735U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2011-05-24
Also published as: DE50210815D1; EP1389269A1; WO2002095200A1; EP1389269B1; US20040074906A1

Description

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Anmelder:

Heinrich Reutter Theodor-Heuss-Straße 71336 Waiblingen

Allgemeine Vollmacht: 4.3.5.-Nr.807/96AV

3531078 23.05.2001

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Titel: Verschlussdeckel für Kraftfahrzeugkühler Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verschlussdeckel für einen ortsfesten Stutzen eines Behälters, insbesondere Kraftfahrzeugkühlers, nach dem Oberbegriff des Anspruchs

Bei einem derartigen aus der DE 197 53 597 Al ist die Verdrehsicherung zwischen Verschlusselement und Griffelement durch einen axialen Kopplungsbolzen gebildet, der von einer temperaturabhängig arbeitenden Federanordnung beaufschlagt ist, während die Vorspannung des hin- und herbewegbaren Ventilkörpers der Ventilanordnung

druckgesteuert mechanisch oder elektromotorisch einstellbar ist. Nachteilig hieran ist, dass die sicherheitsrelevanten Funktionen bei derartigen Verschlussdeckeln durch zwei unterschiedlich ausgestaltete und auch unterschiedlich angesteuerte Bauteile ausgeführt sind. Dies hat nicht nur aufwendige konstruktive Maßnahmen zur Folge, sondern bringt auch das Problem mit sich, dass die auf unterschiedliche Bezugsgrößen ansprechenden sicherheitsrelevanten Funktionen sehr schwer aufeinander abgestimmt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Verschlussdeckel der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die sicherheitsrelevanten Funktionen der Verdrehsicherung und des Überdruckabbaus in konstruktiv einfacherer Weise durchführbar und insbesondere auch genauer aufeinander abstimmbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verschlussdeckel der eingangs genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmal vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erreicht, dass ein einziges Bauteil sowohl für die Verdrehsicherung als auch für die Änderung des Überdruckabbaus vorgesehen ist, was zu einer konstruktiven Vereinfachung des Verschlussdeckels und dazu führt, dass aufgrund der

verwendeten einzigen Bezugsgröße zur Durchführung der sicherheitsrelevanten Funktionen die Letzteren stets aufeinander abgestimmt sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Stellantriebs ergeben sich durch die Merkmale nach Anspruch 2 oder 3 .

Eine konstruktiv einfache Ausgestaltung ergibt sich durch die Merkmale nach Anspruch 4, die darüberhinaus den Vorteil hat, dass die Bezugsgröße, wie Temperatur oder Druck im Behälter unabhängig vom Stellantrieb an geeigneter Weise abgenommen werden kann. Eine vorteilhafte Wärmeübertragung vom Heizwiderstand auf den Stellantrieb ergibt sich durch die Merkmale nach Anspruch 5.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen hinsichtlich der Anordnung des Stellantriebs und einer Ansteuerelektronik zwischen dem Basiswert und dem Stellantrieb ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruch 6 bzw. einem oder mehreren der Anspruch 7 bis 10. Die Merkmale nach Anspruch 11 und nach Anspruch 12 zeigen eine Ausgestaltung der Verbindung zwischen Ventilkörper und Stellantrieb einerseits bzw. zwischen Verdrehsicherung und Stellantrieb andererseits.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der

in der Zeichnung dargestellten Ausführugnsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist.

Es zeigen:

Figur 1 in schematischer längsgeschnittener Darstellung einen Verschlussdeckel für Kraftfahrzeugkühler gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung in einer ersten Ruhe- bzw. Ausgangsstellung,

Figur 2 im linken Halbschnitt eine der Figur 1 entsprechende Darstellung und im rechten Halbschnitt in einer zweiten aktiven Stellung,

Figur 3 im linken Halbschnitt eine der Figur 1 entsprechende Darstellung und im rechten Halbschnitt in einer dritten aktiven Stellung.

Der in der Zeichnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellte Verschlussdeckel 10 weist eine Überdruckventilanordnung 11 innerhalb eines zylindrisch ausgebildeten Innenteils 14 und eine Verdrehsicherung 2 0 zwischen einem Außenteil 12 und einer Handhabe bzw. Griffteil 13, das über einen Außengewindeteil 17 zum Auf- und Abschrauben des Verschlussdeckels 10 von

der Öffnung eines nichtdargestellten Stutzens eines Kraftfahrzeugskühlers oder sonstigen Behälters dient, auf, wobei sowohl die Überdruckventilanordnung 11, als auch die Verdrehsicherung 20 in der Weise angesteuert sind, dass einerseits der Öffnungsdruck der Überdruckventilanordnung 11 und andererseits die lösende und verriegelnde Bewegung der Verdrehsicherung 20 mittels eines einzigen elektrothermischen Antriebs 15 eingestellt bzw. sichergestellt werden kann. Dabei ist die Überdruckventilanordnung 11 auf einen den Kraftfahrzeugkühlerüberdruck bei Normalbetrieb berücksichtigenden Öffnungsdruck und auf einem solchen Öffnungsdruck einstellbar, der dem höheren Kraftfahrzeugkühlerüberdruck, der sich beim Abstellen des Kraftfahrzeugmotors aufgrund der sich entwickelnden Stauwärme ergibt, entspricht. Das Einstellen der Verdrehsicherung 20, bewirkt bei Normaldruck des Kraftfahrzeugkühlers, dass heißt bei abgekühlter Kühlflüssigkeit, dass die Verdrehsicherung 20 einen Drehschluss zwischen Griffteil 13 und Außenteil 12 bewirkt, so dass der Verschlussdeckel 10 auf- und abgeschraubt werden kann, während bei Kraftfahrzeugkühlerüberdruck und damit heißer Kühlflüssigkeit die Verdrehsicherung den Drehschluss zwischen Außenteil 12 und Griffteil 13 löst, so dass zur Verhinderung des Abschraubens des

Verschlussdeckels 10 der Griffteil 13 gegenüber dem Außenteil 12 leer dreht.

Gemäß der Zeichnung ist dabei der Innenteil 14 über einen O-Ring 16 in nicht dargestellter Weise in den Stutzen des Kraftfahrzeugkühlers oder sonstigen Behälters dichtend einsetzbar. Es versteht sich, dass der Außenteil 12 statt mit einem Außengewindeteil 17 auch mit einem Bajonettverschlussteil versehen sein kann.

Der zylindrisch ausgebildete Innenteil 14 des Verschlussdeckels 10, der mit der Überdruckventilanordnung 11 bestückt ist, besitzt einen Boden 18 und oberhalb des Bodens eine nach innen ragenden Ringrand 19, dessen oberer Bereich mit einem Dichtsitz 21 für einen Ventilkörper 22 der Überdruckventilanordnung 11 versehen ist. Der Ventilkörper 22 ist ein mittig hutförmiges Teil, auf dessen Umfangsflansch 24 eine Dichtscheibe 26 aufliegt, der bzw. die von einer Druckfeder 28 bzw. Überdruckventilfeder beaufschlagt ist, die sich anderenends an einer Druckhülse 29 abstützt, die in einem einen axialen Anschlag 34 für die Druckhülse 29 besitzenden Führungsteil 31 axial auf- und abbewegbar geführt ist und an einem am Antrieb 15 anliegenden Stellring 30 anliegt. Zwischen dem Boden 18 und dem Innenteil 14 sind in dem Kraftfahrzeugkühler bzw. Behälter weisende Öffnungen 32 vorgesehen. Außerdem besitzt

der Innenteil 14 außenumfangsseitig und dem durchmesserkleineren Führungsteil 31 gegenüberliegend Öffnung 33, die mit der Außenatmosphäre in Verbindung stehen. Bei vom Dichtsitz 21 abgehobenen Ventilkörper 22 ergibt sich eine Strömungsverbindung zwischen dem Kühlerbzw. Behälterinneren und der Außenluft.

Innerhalb des Überdruckventilkörpers 22 ist ferner ein Unterdruckventilkörper 36 angeordnet, dessen unterer Ringrand 3 7 sich aufgrund einer Druckfeder 3 8 am Dichtsitz 21 des Überdruckventilkörpers 22 innerhalb des Bodenringrandes 19 abstützt. Ein Stößel 3 9 des Unterdruckventilkörpers 3 6 durchdringt den hutförmigen Überdruckventilkörper 22 und überragt diesen, wobei zwischen dem Stößel 3 9 und der Oberseite des hutförmigen Überdruckventilkörpers 22 die Druckfeder 38 angeordnet ist

Der Innenteil 14 hängt relativ verdrehbar mit einem oberen Kragen 41 in einem unteren Ansatz 42 eines mit einer mittigen Ausnehmung 44 versehenen Zwischenbodens 43, in welcher Ausnehmung 44 sowohl die Druckhülse 29, als auch der Stellring 30 angeordnet sind.

Oberhalb des Zwischenbodens 43 ist der elektrothermische Antrieb 15 angeordnet, der mit seiner Unterseite am

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Stellring 30 aufliegt und auf dessen Oberseite ein Mitnahmebügel 46 der Verdrehsicherung 20 aufliegt. Der Mitnahmebügel 46, der beispielsweise ein auf den Kopf gestelltes U ist, der aber auch zwei kreuzförmig verlaufende U-Formen aufweisen kann, besitzt an seinen axial nach unten weisenden Enden 47 Klauen, die in Ausnehmungen oder neben ortsfesten Ansätzen des Außengewindeteil 17 eingreifen bzw. aus diesen ausrückbar sind. Da der Mitnahmebügel 46 mit dem Griffteil 13 drehfest verbunden ist, kann auf diese Weise je nach axialer Stellung des Mitnahmebügels 46 ein Drehschluss zwischen Griffteil 13 und Außengewindeteil 17 oder ein Hohldrehen des Griffteils 13 über dem Außengewindeteil 17 erreicht werden. Der Mitnahmebügel 46 ist an seinem vertieftem mittigen Bereich 48 mit dem er untenseitig auf dem Antrieb 15 aufliegt, obenseitig von einer Druckfeder 49 beaufschlagt, die sich anderernends am Griffteil 13 abstützt und in einem die formschlüssige Verbindung zum Mitnahmebügel herstellenden Ringansatz 50 des Griffteils 13 geführt ist. Zwischen Mitnahmebügel 46 und Griffteil 13 ist eine Haltescheibe 51 am Außengewindeteil 17 dichtend gehalten; die Haltescheibe 5 dient als Endanschlag für den Mitnahmebügel 46 in seiner ausgerückten Stellung.

Der elektrothermische Antrieb 15 ist durch einen Sorptions-Aktuator, vorzugsweise einem Metallhydrid-Aktuator, oder

einen Dehnstoff-Aktuater gebildet, der in der Zeichnung als Membrankapsel 55 dargestellt ist. Der Aktuator 55 hat die Eigenschaft, sich bei Temparaturerhöhrung auszudehnen und bei Verringerung der entsprechenden Temperatur wieder auf sein ursprüngliches Maß zurückzugehen. Zum Beaufschlagen der Membrankapsel 55 mit Temperatur ist an einer oder mehreren Stellen an der Unterseite der Membrankapsel 55 ein Heizwiderstand in Form eines PTC-Heizelementes 56 angeordent. Dieses PTC-Heizelement 56 ist derart angeordnet, dass sich ein möglichst verlustamer Wärmeübergang vom PTC-Heizelement 56 zur Membrankapsel 55 ergibt. Die Membrankapsel 55 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich ihr axmittiger Bereich axial zum Griffteil 13 bzw. axial zum Stellring 30 bzw. Druckhülse ausdehnt.

Der PTC-Heizwiderstand 56 ist in nicht dargestellter Weise elektrisch mit einer elektrischen Steuerung 57 verbunden, die auf einer Platine 58 Platz findet, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel im Griffteil 13 unmittelbar unterhalb dessen Abdeckung Platz findet. An einem Umfangsbereich des Außengewindeteils 17 des Verschlussdeckel 10 ist eine Steckerbuchse 61 befestigt, deren nicht dargestellte Kontakte elektrischerseits mit der Steuerungsplatine 58 verbunden sind. Mit der Steckerbuchse 61 ist ein Adapterkabel verbunden, dass die elektrische

Verbindung der Steuerungsplatine 58 und damit des Antriebs 15 mit den betreffenden Steuerungselementen des Kraftfahrzeugs verbindet. Beispielsweise wird die Ansteuerung des Antriebs 15 mittels eines Temperatur- und/oder Druckfühlers bewirkt, welcher Fühler die Temperatur und/oder den Druck am
Kraftfahrzeugkühlerbehältnis oder dergleichen abgreift.

Die sicherheitsrelevanten Funktionen des Verschlussdeckels 10 inform der Einstellung der Überdruckventilanordnung 11 und der Einstellung der Verdrehsicherung 20 ist folgende:

In Ausgangsstellung bei nicht laufendem und kaltem Motor gemäß Figur 1 ist die Membrankapsel 55 in ihrer zurückgezogenen Normalstellung, in der der Mitnahmebügel durch die Druckfeder 49 in eine einen Drehschluss zwischen Griffteil 13 und Außengewindeteil 17 bewirkende Verdrehsicherungsstellung gedrückt ist. Die Überdruckventilanordnung 11 ist ebenfalls in ihrer Ausgangsstellung, d.h., der Überdurckventilkörper 22 ist durch die normal- bzw. einbaumäßig vorgespannte Druckfeder 28 in der Weise gegen den Dichtsitz gedrückt, dass der Überdruckventilkörper 22 bei einem Überdruck von etwa 1,4 bar öffnen wird.

Bei Inbetriebsetzen des Kraftfahrzeugmotors erwärmt sich die Kühlflüssigkeit im Kühler. Erreicht das Kühlmittel eine Temperatur von größer beispielsweise etwa 89⁰C, wird die Steuerung 57 auf der Platine 58 aktiv, d.h. dem PTC-Heizelement 56 wird zu dessen Erwärmung Strom zugeführt bzw. das PTC-Heizelement wird an Spannung gelegt. Damit wird vom PCT-Heizelement 56 Wärme auf die Membrankapsel übertragen, so dass der Aktuator betätigt wird und die Membrankapsel 55 sich axial ausdehnt. Die gegeneinander gerichteten und auf die Membrankapsel 55 wirkenden beiden Druckfedern 28 der Überdruckventilanordnung 11 und 4 9 der Verdrehsicherung 2 0 sind derart eingestellt, dass die Druckfeder 49 eine geringere Federkraft beinhaltet als die Druckfeder 28. Somit dehnt sich die Membrankapsel 55 gegen den Druck der Druckfeder 4 9 der Verdrehsicherung 2 aus und bewegt damit den Mitnahmebügel 46 axial bis zum Anschlag der Haltescheibe 51 hin. Damit gelangt der Mitnahmebügel 46 außer Eingriff mit dem Außengewindeteil 17, so dass ein Öffnen des Verschlussdeckels 10 nicht mehr möglich ist, weil der Griffteil 13 gegenüber dem Außengewindeteil 17 hohl dreht. Der Öffnungsdruck der Überdruckventilanordnung 11 verbleibt in der bisherigen Stellung.

Nach Abschalten des Motors erhöht sich aufgrund der Nachheizwirkung die Kühlmitteltemperatur auf beispielsweise

über 12O⁰C. Dies aktiviert eine zweite Regelstufe in der Steuerung 57 auf der Platine 58, so dass eine erhöhte Spannung am PTC-Heizelement 56 angelegt wird bzw. ein höherer Stromdurchfluss bewirkt wird. Dies bedeutet, dass sich die Membrankapsel 55 weiter ausdehnt. Da der Mitnahmebügel 4 6 entgegen der Wirkung der Druckfeder 49 an den Anschlag der Haltescheibe 51 gedrückt ist (Figur 2, rechter Halbschnitt), wird entsprechend dem rechten Halbschnitt der Figur 3 erreicht, dass die Druckfeder der Überdruckventilanordnung 11 weiter vorgespannt wird. Diese Vorspannung der Druckfeder 28 bewirkt, dass der Öffnungsdruck des Überdruckventilkörpers 22 auf beispielsweise etwa 2,0 bar erhöht wird. Diese Sicherheitsstufe verbleibt solange, bis sich die Kühlmitteltemperatur verringert hat, was sich auf die Ansteuerung des PTC-Heizelementes 56 und auf die Erwärmung bzw. Abkühlung der Membrankapsel 55 auswirkt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuerung 57 körperlich inform der Platine 58 im Griffteil 13 untergebracht. Gemäß einem anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist die Steuerungsplatine 58 in der Steckerbuchse 61 oder in einem Steckerteil des Adapterkabels entweder nahe dem Verschlussdeckel 10 oder nahe dem kraftfahrzeugseitigen Anschluss vorgesehen.

Claims

1. Verschlussdeckel (10) für einen ortsfesten Stutzen eines Behälters, insbesondere Kraftfahrzeugkühlers, mit einem Deckelaußenteil (12), der ein mit einem Behälterstutzen verbindbares Verschlusselement (17) und ein relativ dazu verdrehbar gehaltenes Griffelement (13) aufweist, zwischen denen eine Verdrehsicherung (20) mit einem im Griffelement (13) drehfest gehaltenen und in das Verschlusselement (17) axiale ein- und ausrückbarem Kupplungseinsatz (46) zum lösbar drehfesten Verbinden von Verschluss- und Griffelement vorgesehen ist, und mit einem Deckelinnenteil (14), das eine Strömungsverbindung zwischen dem Behälterinneren und dem Behälteräußeren und eine Ventilanordnung (11) zum Freigeben und Sperren der Strömungsverbindung aufweist, wobei ein hin- und herbewegbarer Ventilkörper (22) der Ventilanordnung (11) zum Behälterinneren hin gegen einen Dichtsitz (21) am Deckelinnenteil (14) unter Vorspannung derart gedrückt ist, dass er bei Überschreiten eines Grenzwertes des Behälterinnendrucks vom Dichtsitz (21) abhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch Wärme dehnbarer Stellantrieb (15) sowohl zum axialen Ein- und Ausrücken des Kupplungseinsatzes (46) der Verdrehsicherung (20), als auch zum Einstellen der Vorspannung, mit der der Ventilkörper (22) der Ventilanordnung (11) gegen den Dichtsitz (21) gedrückt ist, vorgesehen ist.

2. Verschlussdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (15) durch ein elektrisch beheizbares Dehnstoffelement gebildet ist.

3. Verschlussdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (15) durch einen elektrisch beheizbaren Sorptions-Aktuator, vorzugsweise Metalhydrid-Aktuator gebildet ist.

4. Verschlussdeckel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (15) mit einem elektrischen Heizwiderstand (56), vorzugsweise einem PTC- Widerstand, in Wirkverbindung ist, dessen Ansteuerspannung von einem dem Behälter zugeordneten Temperatur- und/oder Druckfühler abgenommen ist.

5. Verschlussdeckel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der elektrische Heizwiderstand (56) an der Unterseite des Stellantriebs (15) befindet.

6. Verschlussdeckel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (15) innerhalb des Verschlusselementes (17) dem Griffelement (13) zugewandt angeordnet ist.

7. Verschlussdeckel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerelektronik (57, 58) zwischen dem Temperatur- und/oder Druckfühler und dem elektrischen Heizwiderstand (56) vorgesehen ist.

8. Verschlussdeckel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerelektronik (57, 58) im Griffelement (13) angeordnet ist.

9. Verschlussdeckel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerelektronik (57, 58) in einem Stecker einer elektrischen Verbindungsleitung zum Verschlussdeckel angeordnet ist.

10. Verschlussdeckel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker mit einem Gegenstecker (61) am Verschlussdeckel verbunden ist.

11. Verschlussdeckel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (22) dem Stellantrieb (15) abgewandt durch eine Feder (28) vorgespannt ist, die sich an ihrem dem Ventilkörper (22) abgewandten Ende an einem Druckstück (29, 30) abstützt, das seinerzeits am Stellantrieb (15) anliegt.

12. Verschlussdeckel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung (20) einen Bügel (46) aufweist, der am Stellantrieb (15) federbeaufschlagt anliegt und Endfinger (47) aufweist, die mit dem Außengewindeteil (17) verriegelnd in ein Griff bringbar und entriegelnd lösbar sind.