[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlerstutzen mit einem Verschlußdeckel in
welchem sich ein Überdruckventil und ein Unterdruckventil befinden und der gegenüber
dem Kühlerstutzen mittels wenigstens zweier Dichtringe, von denen zumindest der innere
ein erster O-Ring ist, abgedichtet ist, wobei der Kühlerstutzen mindestens eine bei
vollständig geschlossenem Deckel zwischen den beiden Dichtringen gelegene radiale
Austrittsöffnung aufweist.
[0002] Über letztere tritt bei geöffnetem Überdruckventil Kühlflüssigkeit und/oder Dampf
aus. Wenn man an dem Verschlußdeckel das komplette Überdruckventil, also dessen Verschlußorgan
und dessen Ventilsitz, anbringt, so ist, was die Funktionsfähigkeit dieses Verschlußdeckels
angeht, das Anbringen eines Ventilsitzes am Kühlerstutzen nicht notwendig. Dasselbe
gilt für das Unterdruckventil. Infolgedessen kann man sowohl das Überdruckventil
als auch das Unterdruckventil werkseits komplett am Verschlußdeckel montieren, überprüfen
und, soweit notwendig, justieren. Damit bei aufgesetztem Verschlußdeckel die Kühlflüssigkeit
oder daraus gebildeter Dampf nicht am Verschlußdeckel vorbei zwischen diesem und
dem Kühlerstutzen austreten kann, muß der Verschlußdeckel gegenüber dem Kühlerstutzen
an geeigneter Stelle abgedichtet werden. Andererseits ist aber bei geöffnetem Überdruckventil
eine hydraulische Verbindung nach außen hin notwenig, damit das unter Überdruck stehende
Kühlmittel aus dem Stutzen austreten kann. Aus diesem Grunde muß die bezüglich des
freien Kühlerstutzenendes innere Dichtung so angeordnet sein, daß die unter Überdruck
stehende Kühlerflüssigkeit grundsätzlich nur durch das Überdruckventil abströmen
kann. Andererseits muß man aber sicherstellen, daß das unter Überdruck abströmende
Kühlmedium nur über die Austrittsöffnung des Kühlerstutzens und nicht etwa auf anderem
Wege aus dem Kühlerstutzen austreten kann. Das macht die Anbringung eines zweiten
Dichtringes notwendig, wobei die Austrittsöffnung des Kühlerstutzens für das unter
Überdruck abströmende Kühlmedium zwischen diesen beiden Dichtungen liegt. Die zweite
Dichtung kann beispielsweise am freien Kühlerstutzenende anliegen, wobei sie der Innenfläche
einer Verschlußkappe des Verschlußdeckels zugeordnet ist. In diesem Falle handelt
es sich um eine Flachdichtung. Die innere Dichtung ist bei einer derartigen Konstruktion
ein am Verschlußdeckel gehaltener O-Ring. Anstelle der erwähnten Flachdichtung kann
man am Verschlußdeckel noch einen zweiten O-Ring anbringen. Theoretisch ist sogar
denkbar, daß man zusätzlich zu diesen beiden O-Ringen noch die erwähnte Flachdichtung
vorsieht. Zumindest im Normalfalle kommt letzterer aber hinsichtlich einer einwandfreien
Abdichtung keine Bedeutung zu. Sie wird allenfalls dann wirksam, wenn die mittlere
dieser drei Dichtungen versagt.
[0003] Der bekannte Verschlußdeckel ist auf dem Kühlerstutzen mittels einer Gewindeverbindung
festgehalten, wobei er einen mit einem Bolzengewinde versehenen zylindrischen Ansatz
aufweist, während der Kühlerstutzen mit einem entsprechenen Muttergewinde ausgestattet
ist. Der oder die O-Ringe liegen bezüglich dieses Gewindes weiter innen im Stutzen.
[0004] Es ist auch bereits bekannt, einen Verschlußdeckel an einem Kühlerstutzen mittels
eines Bajonettgewindes zu halten, jedoch besteht dann der Kühlerstutzen zumindest
an seinem mit dem Verschlußdeckel verbundenen Ende aus Metall. Außerdem befindet
sich dabei am Verschlußdeckel kein vollständiges Überdruckventil, sondern nur der
Ventilteller des letzteren. Der zugehörige Ventil sitz ist am metallenen Kühlerstutzen
angebracht, vorzugsweise angeformt. Eine genaue Voreinstellung des Überdruckventils
ist hierbei praktisch nicht möglich, weil der Verschlußdeckel normalerweise separat
vom Kühlerstutzen geliefert wird und deshalb nicht von vornherein feststeht, mit welchem
Kühlerstutzen ein bestimmter Verschlußdeckel verwendet wird. Bei dieser Konstruktion
kann es durchaus zu einem unglücklichen Zusammentreffen der Toleranzen kommen.
[0005] Bei modernen Automobilmotoren wird mit höheren Drücken und Temperaturen des Kühlmediums
gearbeitet. Das macht eine engere Toleranz für die Ansprechdrücke notwendig. Diese
enge Toleranz kann nur bei vollständig am Verschlußdeckel befindlichem Überdruck-
und Unterdruckventil gewährleistet werden. Andererseits gibt es aber bislang noch
keine Möglichkeit, einen derartigen Verschlußdeckel mittels eines Bajonettverschlusses
am Kühlerstutzen zu halten.
[0006] Die Aufgabe der Erfindung besteht infolgedessen darin, einen Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel
der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß der Verschlußdeckel trotz Beibehaltung
eines kompletten Überdruck- und Unterdruckventils am Stutzen befestigt und dabei auf
eine Schraubverbindung von Kühlerstutzen und Verschlußdeckel verzichtet werden kann.
[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Kühlerstutzen
mit Verschlußdeckel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend dem kennzeichnenden
Teil dieses Anspruchs ausgebildet ist. Wie bereits erläutert, ist von den zwei oder
gar drei Dichtringen zumindest der innere ein O-Ring. Dieser liegt an der zugeordneten
Kühlerstutzenwandung mit radialer Pressung an, die insbesondere bei unter Druck stehendem
Kühlersystem sehr stark ist. Infolgedessen kann dieser Verschlußdeckel bei Überdruck
und selbst nach Ablassen des Überdrucks nur mit einem entsprechendem Kraftaufwand
angehoben bzw. vom Kühlerstutzen abgenommen werden. Bei der bekannten Gewindeverbindung
wird diese Axialkraft beim Herausschrauben des Verschlußdeckels aufgebracht. Bei einem
Bajonettverschluß herkömmlicher Art tritt eine dementsprechende Axialkraft nicht
auf. Sie muß vielmehr durch entsprechend starkes Ziehen am Verschlußdeckel aufgebracht
werden. Dieses kann mit einem entsprechenden Verkanten verbunden sein und zur Beschädigung
des O-Rings führen.
[0008] Die Verwendung eines Bajonettverschlusses ist nun erstmals dadurch möglich, daß
sich am Stutzen erfindungsgemäß auch eine Hub-Gegenkurve befindet, welche im Zusammenwirken
mit dem Gegennocken jeweils eine Hubvorrichtung für den Verschlußdeckel bildet, welche
bei der Öffnung-Drehbewegung den Verschlußdeckel so weit nach außen drückt, bis der
innere O-Ring von seiner Wandung freigekommen ist bzw. bei konischer Wandung die
Anpressung daran überwunden ist. Andererseits hat aber ein Bajonettverschluß gegenüber
einem Drehverschluß den Vorteil, daß man die Schließ-Drehendstellung aufgrund der
vorhandenen Drehanschläge sicher findet, was bei einem aufschraubbaren Verschlußdeckel
nicht mit Sicherheit gewährleistet ist. Insbesondere Benutzer mit etwas geringerer
Kraft oder ängstliche Benutzer, welche den Verschlußdeckel nicht beschädigen wollen,
oder auch etwas sorglose Benutzer, welche gar nicht darauf achten, daß der Verschlußdeckel
vollständig aufgedreht ist, befestigen den Schraub-Verschlußdeckel, zumindest gelegentlich,
nicht fest genug, und dies führt dann bei einer Abdichtung zwischen Kühlerstutzen
und Verschlußdeckel am freien Stutzenende mittels einer Flachdichtung dazu, daß im
Kühlersystem kein ausreichender Druck zustande kommt. Außerdem kann dann an dieser
Stelle das Kühlwasser unerwünschterweise austreten.
[0009] Beim erfindungsgemäßen Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel kann derartiges nicht passieren,
weil das Bajonett, wie gesagt, das Auffinden der Schließ-Drehendstellung dem Benutzer
deutlich signalisiert. Im übrigen hat diese Ausführung den Vorteil, daß man nicht
an bestimmte Materialien für Kühlerstutzen und Verschlußdeckel gebunden ist. Dies
gilt natürlich nicht hinsichtlich der Festigkeit, der Korrosionsbeständigkeit und
der Temperaturverträglichkeit.
[0010] Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß, in Schließ-Drehrichtung gesehen,
die Bajonettkurve und die Hub-Gegenkurve an einem gemeinsamen Drehanschlag enden.
Dies besagt nun nicht unbe dingt, daß beim Öffnen des Bajonettverschlusses die Hub-Gegenkurve
gleich im Sinne einer Hubwirkung des Verschlußdeckels wirksam werden muß. Wann und
in welchem Maße dies der Fall ist, hängt von der Formgebung der Hub-Gegenkurve, d.h.
deren jeweilige Neigung bezüglich einer zur Kühlerstutzenachse senkrechten Ebene ab.
[0011] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jede Bajonettkurve
und jede Hub-Gegenkurve eine in Umfangrichtung des Stutzens verlaufende Außennut
bilden, die in radialer Richtung des Stutzens nach außen hin offen ist und am freien
Stutzenende axial nach außen mündet, wobei die Breite dieser Mündung, in Umfangsrichtung
der Stutzenmündung gesehen, mindestens der Länge von Bajonettnocken und Hub-Gegennocken
entspricht. Über diese Mündung wird der Bajonettnocken mit dem Hub-Gegennocken beim
Aufsetzen des Verschlußdeckels in die Außennut eingeschoben, wobei sich dann an diese
Axialbewegung die Drehbewegung anschließt, wenn der Verschlußdeckel am Stutzen befestigt
werden soll. Das Abnehmen erfolgt in umgekehrtem Sinne. Im übrigen umfaßt der Bajonettnocken
den die Bajonettkurve aufweisenden Stutzenteil in genau gleicher Weise, wie man dies
von den herkömmlichen, aus Blech gefertigten Kühlerverschlußdeckeln her kennt, von
oben her sowie von außen nach innen bezogen auf die erwähnte Außennut des Kühlerstutzens.
[0012] Eine weitere Variante der Erfindung kennzeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs
4.
[0013] Wenn man den Bajonettnocken mit dem Gegennocken, ausgehend vom Drehanschlag, entlang
dem ersten etwa ebenen Teilstück der Hub-Gegenkurve bewegt und zumindest in diesem
Bereich die Bajonettkurve ansteigt, so kann sich aufgrund der Haltewirkung des oder
der O-Ringe der Bajonettnocken von der Bajonettkurve in axialer Richtung um den Betrag
der Bajonettkurvensteigung und den entsprechenden Drehwinkel etwas entfernen. Über
den inneren Hubabschnitt der Hub-Gegenkurve erreicht man aber schließlich ein Hochheben
des Gegennockens und des Bajonettnockens und damit des gesamten Verschlußdeckels in
Hub-Öffnungsrichtung. Der innere Hubabschnitt ist nun so dimensioniert, daß er den
Verschlußdeckel so weit anhebt, bis der innere O-Ring von seiner Wandung freikommt.
Infolgedessen kann sich der Überdruck im Kühlersystem im Sinne eines Bypasses am Verschlußdeckel
vorbei nach außen hin abbauen. Dies entspricht der bekannten Vorraststellung.
[0014] Nach einer weiteren Drehbewegung erreicht der Gegennocken schließlich den äußeren
Hubabschnitt der Hub-Gegenkurve. Spätestens an derem äußeren Ende ist dann ein gegebenenfalls
vorhandener zweiter O-Ring von der Zylinderwandung zumindest so weit freigekommen,
daß der Deckel ohne besonderen Kraftaufwand abgezogen werden kann.
[0015] Weitere wichtige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
[0016] Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt verschiedene
Ausführungsbeispiele der Erfindung. Hierbei stellen dar:
Fig. 1 Das freie Ende eines Kühlerstutzens mit einem im Abstand davon befindlichen
und damit verbindbaren Verschlußdeckel in der Seitenansicht,
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Vertikalschnitt einer anderen Ausführungsform
des Verschlußdeckels,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem oberen Ende eines Ausgleichsbehälters mit einer
anderen Ausführungsform des Kühlerstutzens,
Fig. 4 eine weitere Variante des oberen Ende eines Ausgleichsbehälters mit Kühlerstutzen
jeweils in einem Vertikalschnitt,
Fig. 5 in einer halbschnittartigen Darstellung, wobei die linke Hälfte zur besseren
Darstellung der Erfindung in die Bildebene hineingedreht ist, wiederum in vergrößertem
Maßstab, einen an einem Behälter angeformten Kühlerstutzen mit aufgesetztem Verschlußdeckel
in der Schließ-Endstellung,
Fig. 6 in vergleichbarer Darstellung dieselbe Ausführung in der sogenannten Vorraststellung,
Fig. 7 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung einer weiteren Variante der Erfindung,
Fig. 8 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung der Fig. 7,
Fig. 9 eine Abwicklung eines Teils des Kühlerstutzens im Bereich der Außennut bei
einer weiteren Variante der Erfindung,
Fig. 10 einen Ausschnitt eines zur Fig. 9 gehörenden Verschlußdeckels im Bereich seines
Bajonettnockens.
[0017] Der Verschlußdeckel 1 und der Kühlerstutzen 2 werden mittels eines Bajonettverschlusses
miteinander verbunden. Dabei wird der Verschlußdeckel 1 in Aufsetzrichtung 3 so weit
auf den Kühlerstutzen 2 aufgesetzt, bis die Bajonettnocken 5 unterhalb der Anfangskante
der jeweils zugeordneten Bajonett-Kurve 5 liegen, so daß anschließend ein Drehen in
Pfeilrichtung 6, also in Schließ-Drehrichtung möglich ist. Dabei gleitet dann in
bekannter Weise jeder Bajonettnocken 4 entlang der nach unten hin ansteigenden Bajonettkurve
5, was zu einer der Drehbewegung überlagerten Absenkbewegung des Verschlußdeckels
1 führt. Letzterer trägt beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 an seinem in Aufsetzrichtung
3 vorderen Ende einen als O-Ring ausgebildeten Dichtring 7. Er liegt, wie beispielsweise
Fig. 5 entnommen werden kann, zumindest bei vollständig geschlossenem Bajonett an
einer zylindrischen Innenfläche 8 an, und dichtet somit an dieser Stelle den Spaltraum
9 zwischen Verschlußdeckel 1 und Kühlerstutzen 2 ab.
[0018] Jede der beiden Bajonettkurven 5 der Ausführungsbeispiele verläuft gemäß beispielsweise
Fig. 1 zunächst etwa in einer senkrechten Ebene zur geometrischen Achse 10 des Kühlerstutzens
2 oder allenfalls leicht geneigt hierzu. Daran schließt sich dann das geneigte bzw.
steilere Teilstück an, welches das Hineinziehen des Verschlußdeckels 1 in Pfeilrichtung
3 bewirkt. Am Übergang dieser beiden Kurven-Teilstücke ist die sogenannte Vorraststellung
erreicht (Fig. 6). Dabei liegt der Dichtring, welcher im Falle von zwei als O-Ringe
ausgebildeten Dichtringen einen ersten O-Ring 7 bildet an der Zylinder-Innenfläche
8 noch nicht an. Infolgedessen ist eine Strömungsverbindung zwischen dem Kühlerinnern
und der Außenatmosphäre oder einem Abflußrohr 11 über eine radiale Aus-trittsöffnung
12 des Kühlerstutzens 2 noch offen. Beim Ausführungsbeispiel (Fig. 6) ist die Kühlerstutzeninnenwand
im Bereich des Verschlußdeckels 1 absatzartig reduziert. Der Übergang erfolgt z. B.
über einen Zwischenkonus 13. Der Durchmesser des weiteren Bohrungsteils 14 ist so
gewählt, daß der erste O-Ring 7 daran nicht anliegen kann. Ausgehend von der geschlossenen
Stellung des Verschlußdeckels 1 (z.B. Fig. 5) kann man nach einer Teildrehung bis
in die Vorraststellung (Fig. 6) den Überdruck im Innern des Kühlersystems über die
radiale Austrittsöffnung 12 abbauen. Nach dem Druckabbau wird der Verschlußdeckel
entgegen dem Pfeil 6 vollständig geöffnet und dann entgegen dem Pfeil 3 vom Kühlerstutzen
2 abgehoben. Im übrigen erfolgt das Aufdrehen in Pfeilrichtung 6 bis zum Anliegen
der in Schließ-Drehrichtung vorderen Kante 15 des Bajonettnockens 4 am zugeord neten
Dreh-Endanschlag 16 des Kühlerstutzens 2. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fign.
7 und 8 ist zusätzlich zum ersten O-Ring 7 noch ein zweiter O-Ring 17 vorgesehen.
Er liegt bereits beim Aufstecken des Verschlußdeckels 1 auf das obere Ende des Kühlerstutzens
2 an dem im Durchmesser weiteren Bohrungsteil 14 des Kühlerstutzens 2 an. Infolgedessen
kann in der Vorraststellung (Fig. 8) der Dampf nicht über die Mündungsöffnung des
Kühlerstutzens 2 im Sinne des Pfeils 18 abströmen. Im übrigen ist beim Ausführungsbeispiel
nach den Fign. 7 und 8 noch ein dritter Dichtring 19 vorgesehen, der in bekannter
Weise als Flachdrichtring ausgebildet ist und auf der wulstartigen Mündung des Kühlerstutzens
2 bei vollständig geschlossenen Bajonetten aufliegt bzw. daran dichtend angepreßt
wird. In der Vorraststellung ist diese Dichtung selbstverständlich entlastet bzw.
von der Mündungsöffnung abgehoben. An dieser Stelle wird noch darauf hingewiesen,
daß man an Stelle der absatzartig erweiterten Bohrung des Kühlerstutzens 2 auch eine
sich von außen nach innen konisch verjüngende vorsehen kann, wobei dann der Konus
so gewählt werden muß, daß im Falle von zwei O-Ringen der zweite O-Ring 17 auch in
der Vorraststellung an der Kühlerstutzenwandung 2 dichtend anliegt. Die O-Ring-Nuten
sind mit 21 und 22 bezeichnet.
[0019] Das Besondere der erfindungsgemäßen Kombination von Verschlußdekkel 1 und Kühlerstutzen
2 besteht darin, daß sich gegenüberliegend von jeder Bajonettkurve 5 eine Hub-Gegenkurve
23 befindet. Beide zusammen bilden aufgrund ihres axialen Abstands eine in Um fangsrichtung
des Stutzens verlaufende Außennut 24. In Fig. 1 ist der Nutgrund zu sehen. Außerdem
mündet jede Außennut am freien Kühlerstutzenende, wobei die Nutmündung in Fig. 1 mit
25 bezeichnet ist. Ihre Länge in Umfangsrichtung gemessen entspricht der Länge des
Bajonettnockens 4.
[0020] Jeder Bajonettnocken 4 ist mit einem Gegennocken 26, insbesondere unmittelbar, verbunden
oder im Falle der Kunststoffertigung einstückig hergestellt. Dabei wird dann der
Gegennocken 26 durch die in Aufsetzrichtung 3 des Verschlußdeckels 1 weisende Fläche
oder Kante des zugeordneten Bajonettnockens 4 gebildet. In Schließ-Drehrichtung 6
gesehen fällt dieser Gegennocken 26 nach hinten hin ab, wie Fig. 1 der Zeichnung verdeutlicht.
Dadurch entsteht an dieser Stelle eine Aufgleitschräge 27 der beim Öffnen des Verschlußdeckels
1 in der nachstehend erläuterten Weise Bedeutung zukommt. Die Höhe von Bajonettnocken
4 und Gegennocken 26 zusammen ist in axialer Richtung gemessen so gewählt, daß beide
zusammen nicht höher sind als die Breite der Außennut 24 in axialer Richtung gemessen
an der engsten Stelle, wobei allerdings der Bajonetteingriff am Anfang der Schließ-Drehbewegung
außer Betracht gelassen ist.
[0021] Beispielsweise aus Fig. 1 erkennt man, daß ausgehend vom gemeinsamen Dreh-Endanschlag
16 der Bajonettkurve 5 sowie der Hub-Gegenkurve 23 letztere zunächst mit einem etwa
ebenen Teilstück 28 beginnt. Daran schließt sich dann ein innere Hubabschnitt 29 an,
der in ein zweites ebenes Teilstück 30 übergehen kann. In Öffnungs-Drehrichtung gesehen
folgt als letzter Abschnitt ein äuße rer Hubabschnitt 31. Letzterer kann sich auch
mit abnehmender Neigung unmittelbar bis an den inneren Hubabschnitt 29 erstrecken.
[0022] Nach dem Aufstecken des Verschlußdeckels 1 auf den Kühlerstutzen 2 wird jedes Bajonett
des Bajonettverschlusses in bekannter Weise geschlossen, wobei der Bajonettnocken
4 jeweils mit seiner zugeordneten Bajonettkurve 5 zusammenwirkt. Aufgrund der starken
Reibung zwischen dem oder den O-Ringen und der zugeordneten Wandung des Kühlerstutzens
2 bleibt der Verschlußdeckel 1 beim Öffnen der Bajonette in axialer Richtung gesehen
in seiner tiefsten Stellung. Die Bajonette sind nämlich nicht in der Lage, auf den
Verschlußdeckel 1 eine ziehende Wirkung entgegen dem Pfeil 3 auszuüben. Dies ist
auch der Grund, weswegen man bislang keinen Verschlußdeckel kennt, der mittels eines
Bajonettverschlusses an einem Kühlerstutzen gehalten und mittels O-Ringen gegen den
Kühlerstutzen abgedichtet ist.
[0023] Erst durch die Schaffung einer speziellen Hubvorrichtung für einen derartigen Verschlußdeckel
kann man bei durch O-Ringen abgedichteten Verschlußdeckeln auch einen Bajonettverschluß
anwenden, der den Vorteil des Auffindens einer sicheren Dreh-Endstellung bietet. Während
einer ersten Dreh-Öffnungsstellung wird jeder Gegennocken 26 zunächst entlang dem
ebenen oder etwa ebenen Teilstück 28 der Hub-Gegenkurve 23 bewegt. Dabei entfernt
sich dann in axialer Richtung gesehen der Bajonettnocken 6 stetig vom in Dreh-Öffnungsrichtung
gesehen abfallenden Teil des Bajonettnokkens 4. Der Verschlußdeckel 1 führt infolgedessen
noch keine oder zumindest noch keine vollständige Hub-Öffnungsbewegung durch. Erst
im Zusammenwirken der Aufgleitschräge 27 mit dem inneren Hubabschnitt 29 erfolgt eine
erste Teilanhebung des Verschlußdekkels 1. Sie ist so gewählt, daß sie nicht über
die bekannte Vorraststellung hinausgeht. Nach dem Abbau des Überdrucks wird der Verschlußdeckel
1 entgegen dem Pfeil 6 weitergedreht, wobei dann die Aufgleitschräge 27 mit dem äußeren
Hubabschnitt 31 zusammenwirkt und dadurch den Verschlußdeckel 1 so weit hochhebt,
daß er ohne, zumindest ohne nennenswerte Krafteinwirkung, vom Kühlerstutzen 2 abgenommen
werden kann.
[0024] Es liegt also hier ein Zusammenwirken eines Bajonettverschlusses mit einem lediglich
in Dreh-Öffnungsrichtung wirkenden Drehverschluß zusammen, wobei gewissermaßen der
Bajonettverschluß die Abdichtung über den oder die O-Ringe bewirkt, während der Hub-Drehverschluß
diese Abdichtung in zwei Stufen wieder unwirksam macht. Die geraden und die schrägen
Kurventeile der Bajonettkurve und der Hub-Gegenkurve sind so dimensioniert und einander
zugeordnet, daß beim Wirksamwerden einer Schräge die gegenüberliegende Kurve die
hieraus resultierende Hubbewegung in Pfeilrichtung 3 bzw. in Gegenrichtung nicht behindern
kann.
[0025] Der Verschlußdeckel ist mit einem Zentrierzapfen 32 versehen, der im Bereich seines
freien Endes den ersten O-Ring 7 trägt und der zugleich das Gehäuse für ein Überdruckventil
bildet. Er besteht vorzugsweise aus Kunststoff, ebenso wie das Deckel-Oberteil 33
mit den angeformten Bajonettnocken 4 und Gegennocken 26. Beide sind, wie beispielsweise
Fig. 6 ausweist, über eine Zentrierung miteinander verbunden und in bekannter Weise
fest zusammengehalten. Jede O-Ring-Nut ist angeformt. Dasselbe gilt vorzugsweise
auch für den Ventilsitz 34 des Überdruckventils 35 sowie wenigstens eine abströmseitige
radiale Durchtrittsöffnung 36 der Ventilgehäusewandung, über welche bei geöffnetem
Überdruckventil das Medium in den Spaltraum 37 zwischen den Zentrierzapfen 32 bzw.
Ventilgehäuse und dem Kühlerstutzen übertreten kann. Von dort aus gelangt es in der
erläuterten Weise auch bei fest verschlossenem Kühlerdeckel 1 über die radiale Austrittsöffnung
12 des Kühlerstutzens 2 ins Freie.
[0026] Das Verschlußorgan des Überdruckventils 35 ist mit 38 bezeichnet (Fig.6) und in bekannter
Weise ausgebildet. Es ist mittels einer Schraubendruckfeder 39 federbelastet. Zentrisch
hierzu ist das Unterdruckventil 40 angeordnet. Dessen durch die Feder 41 belastetes
Verschlußorgan 42 liegt beim Ausführungsbeispiel (Fig. 6) am gemeinsamen Dichtring
43 an, welcher zugleich den Ventilsitz des Unterdruckventils 40 bildet. Bei Überdruck
wird in bekannter Weise das Verschlußorgan 38 des Überdruckventils 35 nach oben hin
angehoben, während bei Unterdruck das Verschlußorgan 42 des Unterdruckventils 40
nach unten verschoben wird und zwar jeweils gegen den Widerstand der Belastungsfeder
39 bzw. 41.
[0027] Das die Hub-Gegenkurven 23 aufweisende Teil 44 des Kühlerstutzens 2 befindet sich
bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an einem Ausgleichsbehälter
45, zumindest aber an einem Oberteil eines solchen Ausgleichsbehälters. Bei modernen
Kühlersystem ist in bekannte Weise zusätzlich zum Kühler noch ein sogenannter Ausgleichsbehälter
vorhanden, welcher den Verschlußdeckel trägt und in den man sowohl das Kühlwasser
als auch Kühlwasserzusätze hineinschüttet.
[0028] Wie Fig. 5 zeigt, kann man nicht nur diesen Teil 44 mit den Hub-Gegenkurven 23,
sondern den gesamten Kühlerstutzen 2 einstückig mit dem Ausgleichsbehälter 45 oder
einem Ausgleichsbehälter-Oberteil herstellen. Demgegenüber ist der Kühlerstutzen
gemäß den Ausführungsformen der Fign. 3 und 4 zweiteilig ausgebildet. Während der
innere Teil des Kühlerstutzens den Kühlerstutzenteil 44 mit den Hub-Gegnkurven 23
bildet, befinden sich die Bajonettkurven 5 an einem separat hergestellten äußeren
Kühlerstutzenteil 46 bzw. 47.
[0029] Das äußere Kühlerstutzenteil 46 (Fig. 3) ist beispielsweise aus Blech hergestellt
und von bekannter Konstruktion. Es besitzt einen zentrischen rohrartigen Ansatz 48,
mit dessen Hilfe es an einer zentrischen Bohrung 49 des Ausgleichsbehälters 45 oder
eines Ausgleichsbehälter-Oberteils durch Umbördelung befestigt ist, wobei zwischen
beide Teile ein Dichtring bzw. O-Ring 50 geschaltet ist.
[0030] Bei reiner Kunststoffertigung des Kühlerstutzens und damit auch des Ausgleichsbehälters
befinden sich die Bajonettkurven 5 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 gewissermaßen
an einem Außenbund eines rohrartigen oder mit gelochtem Boden 51 versehenen, zentrisch
in den rohrförmigen Teil 44 eingesetzten äußeren Kühlerstutzenteil 47. Dieser ist
mit der Wandung 52 des Ausgleichsbehälters 45 in geeigneter Weise verbunden, beispielsweise
durch Ultraschallschweißung oder Spiegelschweißung. Selbstverständlich muß auch diese
Verbindung druckdicht sein.
[0031] Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Kühlerstutzens befindet
sich an dessen innerem Ende jeweils ein angeformter Ventilsitz 53. Diesem kommt im
Normalfalle keine Bedeutung zu. Sollte jedoch der Verschlußdeckel 1 verlorengehen
oder versagen, so kann man in einem derartigen Notfall jeden herkömmlichen, leicht
zu beschaffenden Verschlußdeckel am Bajonett des Kühlerstutzens 2 befestigen, der
ein komplettes Unterdruckventil aufweist. Er muß mit einem federbelasteten Ventilteller
ausgestattet sein, welcher dem Verschlußorgan 38 (Fig. 6) entspricht. Mit dem Ventilsitz
53 zusammen entsteht dann ein bekanntes Überdruckventil. Damit kann dieser Kühlerstutzen
2 trotz seiner speziellen Ausbildung in einem Notfalle wie ein herkömmlicher Kühlerstutzen
verwendet werden. Es wird auch ausdrücklich nochmals darauf hingewiesen, daß das innere
Teil 44 des Kühlerstutzens nicht notwendigerweise mit einem Ausgleichsbehälter verbunden
oder Bestandteil desselben sein muß, sondern daß es sich dabei auch um den rohrförmigen
Ansatz eines Kühler-Oberteils oder Kühler-Wasserkastens handeln kann. Aus fertigungstechnischen
und auch aus Kostengründen ist es allerdings vorteilhaft, wenn nicht gar unerläßlich,
daß das innere Teil 44 des Stutzens 2 aus Kunststoff besteht, so wie auch der Kunststoffertigung
des ganzen Verschlußdeckels 1 (mit Ausnahme der Federn) der Vorzug gegeben wird.
Für den Ausgleichsbehälter verwendet man vorzugsweise Polypropylen, während man den
Deckel zweckmäßigerweise aus Polyamid herstellt, wobei eine hoch hitzebeständige Variante
verwendet werden muß und man zudem eine Glasfaserarmierung od. dgl. vorsehen kann.
[0032] Wenn die beiden O-Ringe 7 und 17 (z. B. Fig. 7) fest an der Kühlerstutzenwandung
anliegen und man den Verschlußdeckel 1 öffnen will, so bedeutet dies eine starke Belastung
der beiden O-Ringe aufgrund der Reibung in Dreh-Umfangsrichtung gesehen. Um die beiden
O-Ringe zu schonen, kann man in nicht näher dargestellter Weise dem Teil des Verschlußdeckels
1, welcher die beiden O-Ringe 7 und 17 trägt, drehbar am restlichen Teil des Verschlußdeckels
1, insbesondere an dessen die Bajonettnocken 4 tragenden Oberteil lagern.
[0033] In das Überdruckventil (35) tritt das unter Druck abströmende Medium über wenigstens
einen Durchbruch (44) am freien inneren Ende des Kühlerstutzens (2) ein.
[0034] Jeder Bajonettnocken und sein zugeordneter Gegennocken bilden ein entlang der Außennut
des Kühlerstutzens bewegbares Element, weswegen diese Außennut, in axialer Richtung
gemessen, an jeder Stelle mindestens so hoch sein muß, daß die Bewegung dieses Elements
beim Anbringen des Verschlußdeckels und beim Lösen nicht behindert wird. Andererseits
ist aber die Höhe an den einzelnen Abschnitten durchaus unterschiedlich, was aus ihrer
speziellen Formgebung und der gegenseitigen Zuordnung resultiert. Die Bajonettkurve
hat auch hier die sonst übliche Aufgabe, nämlich beim Aufdrehen des Verschlußdeckels
diesen so gegen die Stutzenmündung zu ziehen, daß eine gegebenenfalls zwischen Stutzenmündung
und einem Deckelrand befindliche Dichtung angepreßt wird. Auch bei Verwendung von
O-Ringen zur Abdichtung ist eine zumindest teilweise schräg verlaufende Bajonettkurve
notwendig, um die gewünschte Abdichtung zwischen Verschlußdeckel und Kühlerstutzen
zu bewirken.
[0035] Wie man der vorstehenden Zeichnungsbeschreibung und beispielsweise der Fig. 1 entnehmen
kann, muß die Bajonettkurve nicht über ihre gesamte Länge geneigt zur Stutzenmündung
bzw. einer zur Stutzenlängsachse senkrechten Ebene verlaufen, vielmehr reicht es aus,
wenn nur ein Teil davon eine solche Neigung aufweist. In Fig. 1 ist dies der letzte,
sich bis zum Dreh-Endanschlag 16 jeweils erstreckende Abschnitt. Der von der Nutmündung
25 zunächst erreichte Abschnitt der Bajonettkurve verläuft in Fig. 1 etwa parallel
zur Mündungsebene. Dem Anfangsbereich dieses Abschnitts liegt das zweite ebene Teilstück
30 der Hub-Gegenkurve 23 gegenüber, welches sanft in den äußeren Hubabschnitt 31
übergeht. Links vom zweiten ebenen Teilstück 30 befindet sich dort der innere Hubabschnitt
29, an welchen sich bis zum Dreh-Endanschlag 16 das erste ebene Teilstück der Hub-Gegenkurve
23 anschließt. Infolgedessen liegen die beiden ebenen Teilstücke 28 und 30 dieser
Ausführungsform auf verschiedenem Höhennieveau in axialer Richtung des Stutzens betrachtet.
[0036] Vergleicht man nun beispielsweise diese Ausführungsform mit derjenigen nach Fig.
9, so stellt man fest, daß in letzterer das zweite ebene Teilstück 30 gegen das untere
Stutzenende hin verlagert wurde und es sich vorzugsweise etwa auf gleichem Höhenniveau
mit dem ersten ebenen Teilstück 28 befindet. Infolgedessen geht dort der innere Hubabschnitt
29 nicht unmittelbar in das zweite ebene Teilstück 30 über, vielmehr ist noch eine
nach rechts abfallende Flanke 55 dazwischengeschaltet. Diese bildet mit dem inneren
Hubabschnitt 29 zusammen ein nockenartiges Hubelement 56.
[0037] Dem zweiten ebenen Teilstück 30 der Hub-Gegenkurve 23 liegt axial gegenüber ein ins
Stutzeninnere weisender Hilfsnocken 57. An jeder Bajonettkurve 5 ist ein solcher
Hilfsnocken 57 vorgesehen. Ihm kommt beim Öffnen des Verschlußdeckels besondere Bedeutung
zu. Wenn nämlich der meist unter hohem Überdruck stehende Verschlußdeckel 1 geöffnet
wird, so bewirt der innere Hubabschnitt 29 die Freigabe des ersten O-Rings 27 und
damit eine Verbindung des Stutzeninnern bzw. des Kühlers mit der Außenatmosphäre.
Auf diese Weise kann der Überdruck abgelassen werden. Dieser Vorgang kann insbesondere
bei sehr hohem Überdruck und kleindimensioniertem Überströmquerschnitt eine gewisse
Zeit in Anspruch nehmen. Würde man nun den teilweise angehobenen Verschlußdeckel sehr
schnell in Richtung auf die Offenstellung weiterdrehen, so könnte dies dazu führen,
daß der Überdruck im Kühler noch nicht abgebaut ist, andererseits aber der Deckel
bereits abgenommen oder eventuell durch den Überdruck auch abgesprengt werden kann.
Damit wäre dann eine Unfallgefahr, beispielsweise durch Verbrühen oder durch den
wegfliegenden Deckel selbst, gegeben.
[0038] Um auch in seinem solchen Falle eine gute Sicherheit zu gewährleisten, ist beim
Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 der erwähnte Hilfsnocken 57 vorhanden. Nach dem Erreichen
der Vorraststellung mit Überdruckabbau stößt der Gegennocken 26 gegen den Hilfsnocken
57, wodurch ein rasches Weiterdrehen in Pfeilrichtung 58 verhindert wird. Um nun
diesen Deckel in eine für das Abnehmen geeignete Drehstellung zu bringen, müssen
die Hilfsnocken 57 überwunden werden. Das bedeutet, daß der Verschlußdeckel nochmals
eine zum Kühler hin gerichtete Absenkbewegung vornehmen muß. Dies ist bei im Kühlerstutzen
herrschenden Überdruck nicht oder zumindest nicht ohne weiteres möglich. Der Benutzer
ist also an einem schnellen "Durchdrehen" des Verschlußdeckels in Öffnungsrichtung
58 gehindert und der unaufmerksame Benutzer wird durch die Hilfs nocken 57 darauf
aufmerksam gemacht, daß er den Deckel nicht zu schnell weiterdreht, sondern zunächst
das Ablassen des Überdrucks abwartet. Um die beim Überwinden des Hilfsnockens 57 notwendige
Absenkbewegung des Gegennockens 26 zu ermöglichen, ist beim Ausführungsbeispiel nach
Fig. 9 das zweite ebene Teilstück 30 der Hub-Gegenkurve 23 in der geschilderten Weise
abgesenkt. Dies Aufgleitkante des Hilfsnockens 57 ist mit 59 und die abfallende Kante
mit 60 bezeichnet. Außerdem ist die schräg verlaufende Kante 61 in Fig. 9 relativ
kurz ausgefallen, im Verhältnis beispielsweise zum Ausführungsbeispiel nach Fig.
1. Ähnlich wie in Fig. 1 schließt sich an die schräg verlaufende Kante 61 der Bajonettkurve
5 ein etwa ebener Abschnitt 62 an, der sich bis zum Hilfsnocken 57 erstreckt, wobei
dann letzterer in die Nutmündung 25 übergeht.
[0039] Um die Verschiebebewegung der Bajonettnocken 5 und der Gegennokken 26 in den derart
geformten Außennuten zu ermöglichen, muß auch das aus diesen beiden Nocken gebildete
Element des Verschlußdeckels 1 eine entsprechende Formgebung bekommen. Hierbei ist
besonders eine rückwärtige Schräge 63 von Bedeutung, welche sich am in Öffnungsrichtung
58 hinteren Ende des Gegennockens 26 bzw. dieses Elements befindet. Sie verläuuft
vorzugsweise etwa parallel zur Aufgleit-Gegenschräge 27 des Gegennockens 26.
1. Kühlerstutzen (2) mit einem Verschlußdeckel (1) in welchem sich ein Überdruckventil
(35) und ein Unterdruckventil (40) befinden und der gegenüber dem Kühlerstutzen mittels
wenigstens zweier Dichtringe, von denen zumindest der innere ein erster O-Ring (7)
ist, abgedichtet ist, wobei der Kühlerstutzen (2) mindestens eine bei vollständig
geschlossenem Deckel zwischen den beiden Dichtringen gelegene, radiale Austrittsöffnung
(12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußdeckel (1) und der Kühlerstutzen
(2) über einen Bajonettverschluß (4, 5) verbunden sind, wobei sich gegenüber jeder
Bajonettkurve (5) des Stutzens (2) im axialen Abstand je eine Hub-Gegenkurve (23)
befindet, mit welcher die in Aufsetzrichtung (3) des Verschlußdeckels (1) weisende,
einen Gegennocken (26) bildende Fläche oder Kante des zugeordneten Bajonettnockens
(4) zumindest beim Öffnen des Deckels (1) zusammenwirkt.
2. Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß,
in Schließ-Drehrichtung (6) gesehen, jede Bajonettkurve (5) und die zugehörige Hub-Gegenkurve
(23) an einem gemeinsamen Drehanschlag (16) enden und eine in Umfangsrichtung des
Stutzens (2) verlaufende Außennut (24) bilden, die in radialer Richtung des Stutzens
(2) nach außen hin offen ist und am freien Stutzenende (20) axial nach außen mündet,
wobei die Breite dieser Mündung (25), in Umfangsrichtung gesehen, mindestens der
Länge von Bajonettnocken (4) und Gegennocken (26) entspricht.
3. Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bajonettkurve (5) über wenigstens einer Teillänge als geneigt zur Stutzenmündungsebene
verlaufende schräge Kante (61) ausgebildet ist, und jede Hub-Gegenkuve (23) im wesentlichen
aus zwei etwa ebenen Teilstücken (28, 30) sowie zwei gegen das freie Stutzenende (20)
hin ansteigenden Hubabschnitten (29, 31) besteht, wobei der äußere Hubabschnitt (31)
etwa bis zum freien Stutzenende (20) reicht und das erste ebene Teilstück (28) zwischen
dem Dreh-Endanschlag (16) und dem inneren Hubabschnitt (29) gelegen ist, und daß der
axiale Abstand von Bajonettkurve (5) und Hub-Gegenkurve (23) mindestens dem axialen
Abstand von Bajonettnocken (4) und Gegennocken (26) entspricht.
4. Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
bei zwei Bajonettkurven (5) in Schließ-Dreh richtung (6) gesehen, sich das innere
Ende der einen Bajonettkurve (5) bis etwa zum Anfang der zur anderen Bajonettkurve
(5) gehörenden Hub-Gegenkurve (23) erstreckt, und daß der Gegennocken (26), in Öffnungs-Drehrichtung
gesehen, zumindest an seinem vorderen Ende eine Aufgleit-Gegenschräge (27) mit vorzugsweise
etwa gleicher Neigung wie die ansteigenden Hubabschnitte (29, 31) der Hub-Gegenkurve
(23) aufweist, wobei sich an die Aufgleitschräge (27) des Gegennockens (26) ein etwa
ebener, ins Stutzeninnere weisender Abschnitt anschließt.
5. Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß bei am inneren Hubabschnitt (29) der Hub-Gegenkurve (23) anliegender oder entlanggleitender
Gegenschräge (27) des Gegennockens (26) die radiale Austrittsöffnung (12) des Kühlerstutzens
(2) mit dem Kühlerinnern strömungsverbunden ist.
6. Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen aus Kunststoff gefertigten Zentrierzapfen (32) od. dgl.
des Verschlußdeckels mit wenigstens einer radialen Durchtrittsöffnung (36), in welchem
sich das Überdruckventil (35) und das Unterdruckventil (40) befinden und der im Bereich
seines freien Endes eine erste äußere Aufnahmenut (21) für den ersten O-Ring (7) aufweist,
und daß sich in axialem Abstand von der ersten Aufnahmenut (21) eine zweite Aufnahmenut
(22) für einen zweiten O-Ring (17) befindet und die radiale Durchtrittsöffnung oder
-öffnungen zwischen den beiden Aufnahmenuten angeordnet sind.
7. Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenwandung des Kühlerstutzens (2) im Bereich der beiden O-Ringe (7, 17) geringfügig
nach außen hin konisch oder absatzartig erweitert ist, wobei im letzteren Falle bei
geschlossenem Deckel (1) der Absatz (13) zwischen den beiden O-Ringen gelegen ist.
8. Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlerstutzen (2) zumindest im Bereich der Gegennocken
(26) und insbesondere auch das Verschlußdeckel-Oberteil (33) mit den Bajonettnocken
(4) aus Kunststoff gefertigt sind, und daß sich der die Hub-Gegenkurve (23) aufweisende
Teil des Kühlerstutzens (2) an einem insbesondere aus Kunststoff bestehenden Ausgleichsbehälter
(45) eines Kühlersystems oder zumindest an einem Ausgleichsbehäl ter-Oberteil befindet,
wobei vorzugsweise der innere Teil (44) des Kühlerstutzens (2) einstückig mit dem
Ausgleichsbehälter (45) oder Ausgleichsbehälter-Oberteil aus Kunststoff gefertigt
ist.
9. Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der die Bajonettkurven (5) aufweisende äußere Teil (46, 47) des Kühlerstutzens (2)
separat gefertigt und mit dem inneren Teil (44) dicht verbunden ist, wobei der äußere
Teil (47) des Kühlerstutzens (2) aus Kunststoff gefertigt und mit dem inneren Teil
(44) und/oder dem Ausgleichsbehälter (45) bzw. dessen Oberteil bleibend dicht verbunden,
oder daß der äußere Teil (46) des Kühlerstutzens (2) aus Metall gefertigt und mit
dem inneren Teil (44) und/oder dem Ausgleichsbehälter (45) bzw. dessen Oberteil dichtend
verbunden, insbesondere durch Umbördelung daran befestigt ist, wobei insbesondere
der gesamte Kühlerstutzen (2) einstückig mit einem Ausgleichsbehälter (45) oder dessen
Oberteil gefertigt ist.
10. Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen am Kühlerstutzen (2) angebrachten, insbesondere angeformten,
Ventilsitz (53) für den Ventilteller eines Verschlußdeckels (1), wobei der Ventilteller
und der Ventilsitz das Überdruckventil (35) bilden.
11. Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der als Ventilgehäuse dienende Zentrierzapfen (32) des
Verschlußdeckels (1) um die geometrische Achse drehbar am Deckel-Oberteil mit den
Bajonettnocken (4) und den Gegennocken (26) gelagert ist, und daß dem zweiten etwa
ebenen Teilstück (30) der Hub-Gegenkurve (23) axial gegenüberliegend ein ins Stutzeninnere
weisender Hilfsnocken (57) od. dgl. an jeder Bajonettkurve (5) angebracht ist, wobei
das innere ebene Teilstück (28) der Hub-Gegenkurve (23) die eine Flanke eines gegen
das freie Stutzenende (20) weisenden nockenartigen Hubelements (56) bildet, dessen
andere Flanke (55) gegen das äußere ebene Teilstück (30) hin abfällt.
12. Kühlerstutzen mit Verschlußdeckel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
das innere und das äußere ebene Teilstück (28, 30) der Hub-Gegenkurve (23) etwa auf
gleicher Ebene liegen, und die Bajonettkurve (5) einen dem nockenartigen Hubelement
(56) der Hub-Gegenkurve (22) gegenüberliegenden, etwa ebenen Abschnitt (62) aufweist,
der sich von ihrem Hilfsnocken (57) bis zu ihrer schräg verlaufenden Kante (61) erstreckt,
wobei der Gegennocken (26) an seinem in Öffnungsrichtung (58) hinteren Ende in eine
rückwärtige Schräge (63) übergeht, die etwa parallel zu seiner Aufgleit-Gegenschräge
(27) verläuft.