Die vorliegende Erfindung betrifft einen auf einen ortsfesten Stutzen bspw. eines Kraftfahrzeugkühlers, eines Ausgleichsbehälters von Kühl- oder Heizsystemen oder dgl. zu befestigenden, vorzugsweise aufschraubbaren oder aufsteck- und -drehbaren Verschlußdeckel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Verschlußdeckel werden bspw. bei Kraftfahrzeugkühlsystemen verwendet, entweder unmittelbar als Kühlerverschluß oder als Verschluß des Ausgleichsbehälters. Der Verschlußdeckel ist dabei entweder mittels eines Gewindes aufschraubbar oder mittels eines Bajonettelementes aufsteck- und -drehbar. Bei Kraftfahrzeugkühlsystemen besteht im Hinblick auf die Verschlußdeckel ein Problem dahingehend, daß in der Regel aufgrund der hohen Temperatur im Kühlsystem auch der Druck hoch ist. Selbst wenn zum Zeitpunkt des Abstellens des Motors die Temperatur im Kühlsystem nicht all zu hoch ist, kann nach dem Abstellen des Motors durch eine gewisse Nachheizwirkung eine Temperatur und damit eine Druckerhöhung im Kühlsystem erfolgen. Wird dann sofort der Verschlußdeckel am Kühlsystem abgenommen, besteht akute Verbrühungsgefahr für den betreffenden Benutzer. Diese Gefahr besteht insbesondere auch bei schraubbaren Verschlußdeckeln, da der Benutzer beim Abschrauben des Verschlußdeckels nicht dazu angehalten wird, das Abschrauben in der letzten Phase zu verlangsamen oder am besten zu unterbrechen, um den Druckausgleich mit der Außenluft herzustellen und vor allem abzuwarten. Beim Aufschrauben eines Verschlußdeckels am Kühlsystem wird zwar eine Entlüftungsverbindung nach außen geöffnet, jedoch kann dies nicht so schnell erfolgen, wie der Benutzer den Verschlußdeckel möglicherweise vollständig abschrauben kann. Entsprechendes gilt bei der Benutzung eines mit einem Bajonettverschluß versehenen Deckels.
Deshalb wurden Verschlußdeckel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entwickelt. Die Druckschrift EP 0 163 006 A1 zeigt einen solchen bekannten Verschlußdeckel, bei dem die drehfeste Verbindung eines Drehgriffs mit einem auf den Füllstutzen eines Kraftfahrzeugs aufgeschraubten Eingriffsteil gelöst wird, sobald innerhalb des Füllstutzens ein bestimmter Überdruck erreicht ist. Der äußere Drehgriff dreht dann hohl und der Deckl läßt sich nicht abschrauben. Erst wenn die Temperatur des Kühlmittels und damit auch der Überdruck im Kühlkreis unterhalb einen vorbestimmten Wert gesunken sind, kann der Deckel abgenommen werden.
Aus der EP 0 337 528 A2 ist ein weiterer Verschlußdeckel bekannt, bei dem eine Steuerplatte in axialer Richtung aus ihrer drehfesten Eingriffsstellung zwischen einer Kappe und einem Eingriffsteil gelöst wird, sobald ein bestimmter Überdruck innerhalb eines mit dem Verschlußdeckel zu verschließenden Stutzens oder Behälters überschritten wird.
Die vorbekannten Verschlußdeckel weisen daher den Nachteil auf, daß bei erhitztem Motor und somit bei Überdruck innerhalb des von dem Verschlußdeckel verschlossenen Stutzens bei abgeschaltetem Motor lange Zeit gewartet werden muß, bis der Druck unterhalb eines für einen Benutzer ungefährlichen Werts abgesunken ist, bevor der Deckel abgeschraubt werden kann und beispielsweise Kühlflüssigkeit nachgefüllt werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verschlußdeckel der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, der den Sicherheitsanforderungen ebenso gerecht wird wie ein bekannter Verschlußdeckel, indem er sich nicht abnehmen läßt, sofern ein für einen Benutzer gefährlicher Überdruck innerhalb des Stutzens herrscht, bei dem aber der vorstehend genannte Nachteil nicht in Kauf genommen werden muß.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verschlußdeckel der eingangs genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist ein Verschlußdeckel geschaffen, der dann, wenn im Kühlsystem (oder im Heizsystem) noch eine kritische hohe Temperatur und damit hoher Druck herrscht, nicht abgenommen werden kann. Dies ist dadurch erreicht, daß bei Überdruck die Kappe gegenüber dem Eingriffsteil leer dreht, so daß auch mit Gewalt kein Lösen des Verschlußdeckels vom ortsfesten Stutzen möglich ist.
Damit ist in jedem Fall verhindert, daß Verletzungen aufgrund hoher Temperatur und sich dadurch ergebendem Überdruck im ortsfesten Stutzen beim Öffnen des Verschlußdeckels auftreten können. Der Verschlußdeckel kommt mit einem Minimum an zusätzlichen Bauteilen aus und ist daher kostensparend herzustellen. Außerdem ist es nicht notwendig, den betreffenden Stutzen entsprechend zu präparieren bzw. anzupassen.
Eine kostengünstige Ausführung des Steuerelementes ergibt sich dann, wenn die Merkmale gemäß Anspruch 2 vorgesehen sind.
Durch die Ausführungen gemäß den Merkmalen nach Anspruch 3 ist eine sichere Eingriffsverbindung gewährleistet. Zweckmäßigerweise sind dabei die Merkmale gemäß Anspruch 4 vorgesehen. Sind darüberhinaus die Merkmale gemäß Anspruch 5 vorgesehen, so ergibt sich beim Aufbringen des Verschlußdeckels eine Drehmomentenbegrenzung durch eine Art Rätschenverbindung, so daß der Verschlußdeckel nicht zu fest aufgeschraubt werden kann, was mögliche Beschädigungen verhindern hilft.
Durch die Merkmale gemäß Anspruch 6 ist eine zusätzliche Dichtverbindung zwischen Steuerplatte und Stutzen erreicht.
Um nach einer kurzen Abnehmverdrehung des Verschlußdeckels zu gewährleisten, daß das Steuerelement dem möglichen Überdruck im Stutzen mit Sicherheit ausgesetzt wird, sind die Merkmale gemäß Anspruch 7 vorgesehen. Dabei kann es zweckmäßig sein, die Merkmale nach Anspruch 8 vorzusehen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
Der in Figur 1 dargestellte Verschlußdeckel 110, der auf den ortsfesten Stutzen 111 eines nicht weiter dargestellten Ausgleichsbehälters eines Kraftfahrzeug-Kühlersystems aufgeschraubt ist, besitzt eine Schraubkappe 114, ein Außengewindeteil 121 und ein Ventil 115. Bei diesen Ausführungsbeispielen besitzt der Stutzen 111 des Ausgleichsbehälters zwei konzentrische Teile, nämlich außenliegend einen nur angedeuteten Innengewindeteil 113, der ein Außengewindeteil 121 des Verschlußdeckels 110 schraubend aufnimmt, und einen innenliegenden Hals 116, in den das Ventil 115 des Verschlußdeckels 110 greift. Es versteht sich, daß es auch möglich ist, den Verschlußdeckel 110 mit einem Innengewinde zu versehen und/oder derart auszubilden, daß er unmittelbar auf den ortsfesten Stutzen eines Kraftfahrzeugkühlers aufschraubbar ist. Wesentlich am erfindungsgemäßen Verschlußdeckel 110 ist, daß er mit einer druckabhängigen Abschraubsicherung 120 versehen ist, die gewährleistet, daß der Verschlußdeckel 110 vom betreffenden ortsfesten Stutzen 111 erst dann lösbar bzw. abschraubbar ist, wenn der Ausgleichsbehälter oder der Kraftfahrzeugkühler oder dgl. auf Normal- bzw. Umgebungsdruck abgesunken ist.
Die Schraubkappe 114 des Verschlußdeckels 110 ist mit einer Deckplatte 122 versehen, über der bspw. diagonal eine Griffleiste 123 verläuft. Die Schraubkappe 114 ist hohl, wobei im Bereich der Griffleiste 123 der an sich zylindrische Hohlraum 124 durch rechteckförmige Vertiefungen 125 verlängert ist.
Die Schraubkappe 114 und der Außengewindeteil bzw. - stutzen 121 des Verschlußdeckels 110 sind getrennte Bauteile und derart miteinander verbunden, daß sie relativ zueinander zwar axial unbewegbar, in Umfangsrichtung jedoch bewegbar sind. Dazu ist der Außengewindestutzen 121 mit einem nach innen ragenden Ringbund 131 versehen, der in einen im Querschnitt L-förmigen, im Bereich der Vertiefungen 125 unterbrochenen Haltering 132 greift, der an der Unterseite der Deckplatte 122 einstückig angeformt ist. Dadurch ist der Außengewindestutzen 121 an der Unterseite der Schraubkappe 114 hängend gehalten.
Innerhalb der Schraubkappe 114 bzw. dem Außengewindestutzen 121 und konzentrisch zum letzteren ist ein Ventilgehäuse 117 des Ventils 115 an der Schraubkappe 114 relativ zu dieser verdrehbar und in axialer Richtung im wesentlichen unbewegbar gehalten. Die relative Verdrehbarkeit zwischen Ventilgehäuse 117 und Schraubkappe 114 wird in ähnlicher Weise wie die relative Verdrehbarkeit zwischen Schraubkappe und Außengewindestutzen erreicht. Das Ventil ist in nicht im einzelnen zu beschreibender, weil an sich bekannter Weise als kombiniertes Überdruck/Unterdruckventil ausgebildet, das in auf dem ortsfesten Stutzen 111 aufgeschraubtem Zustand des Verschlußdeckels 110 bei Auftreten eines zu hohen Überdrucks bzw. Unterdrucks öffnet und damit das Kühlsystem schützt. Das Ventilgehäuse 117 ist an einem vorderen Teil 128 mit einer Ringnut 126 versehen, in die ein O-Ring 127 eingelegt ist, der bei vollständig aufgeschraubtem Verschlußdeckel 110 an der glatten Innenfläche 118 des Halses 116 des Ausgleichsbehälters dichtend anliegt.
Innerhalb des Hohlraums 124 der Schraubkappe 114 ist achsmittig eine Druckfeder 126 vorgesehen, die sich einenends an dem angehobenen Teil der Deckplatte 122 im Bereich der Griffleiste 123 abstützt. Das andere Ende der Druckfeder 136 stützt sich an einem druckabhängigen Steuerelement ab, das sich in Form einer langgestreckten Steuerplatte 138 über einen wesentlichen Teil der Länge der Griffleiste 123 erstreckt. Die Steuerplatte 138 ist an ihrem mittigen Bereich 139 eben ausgebildet und an ihren äußeren Endbereichen 141 (von denen nur einer in Fig. 1 sichtbar ist) mit einer Abkröpfung 142 versehen, deren freies Ende 143 in den Ringbund 131 zur drehfesten Verbindung eingreifen kann. Um das Ende der Druckfeder 136 ist die Steuerplatte 138 mit einem Ringwulst 133 zur Fixierung der Druckfeder 136 versehen. Der mittige Bereich 139 der Steuerplatte 138 ist zur drehfesten Verbindung mit der Schraubkappe 114 mit einer rechteckförmigen Ausnehmung 146 versehen. In nicht im einzelnen dargestellter Weise ist die Stirn des Ringbundes 131 des Außengewindeteils 121 mit einer nutenartigen Verzahnung über die gesamte Umfangsfläche versehen. In diese nutenartige Verzahnung greifen an den freien Enden 143 der Steuerplatte 138 angeformte Nasen 148 ein.
Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist die im Ringbund 131 vorgesehene Verzahnung oder sind die Nasen 148 der Steuerplatte 138 mit einer Sägezahnform derart versehen, daß die Schrägflächen in Richtung des Aufschraubens des Verschlußdeckels 110 verlaufen, so daß beim Aufschrauben des Verschlußdeckels 110 eine Drehmomentenbegrenzung erreicht ist.
Die Steuerplatte 138 ist darüber hinaus im Bereich ihrer Abkröpfung 142 mit einem axial nach unten weisenden Ringbund 149 versehen, dessen Stirnfläche in aufgeschraubtem Zustand auf der Stirnfläche des Stutzens 111 aufsitzt.
Die Funktion des Verschlußdeckels 110 gemäß Figur 1 ist folgende: Herrscht im Deckel 110 Umgebungsdruck, wird die Steuerplatte 138 durch die Druckfeder 136 auf den Außengewindeteil 121 derart gedrückt, daß sich eine drehfeste Verbindung zwischen Schraubkappe 114 und Außengewindeteil 121 ergibt. In diesem Zustand kann der Verschlußdeckel 110 auf den Stutzen 111 aufgeschraubt und auch wieder abgeschraubt werden. Besteht in dem in Figur 1 dargestellten druckdicht aufgeschraubten Zustand innerhalb des Stutzens 111 ein Überdruck, so wird dann, wenn der Dichtungsring 127 von der Innenfläche 118 des Halses 116 des ortsfesten Stutzens 111 freikommt, d.h. in den Bereich der konischen Mündung 134 gelangt, der Innendruck des Stutzens 111 auf die Steuerplatte 138 übertragen. Die von diesem über Normaldruck liegenden Druck beaufschlagte Steuerplatte 138 wird entgegen der Wirkung der Druckfeder 136 in Richtung der Griffleiste 123 der Schraubkappe 114 bewegt und damit vom Außengewindeteil 121 abgehoben. Mit anderen Worten, die freien Enden 143 der Steuerplatte 138 kommen aus der Verzahnung des Ringbundes 131 des Außengewindeteils 121 frei. Damit sind der Außengewindestutzen 121 und die Schraubkappe 114 relativ zueinander verdrehbar, d.h. der Außengewindestutzen 121 wird bei Drehen der Schraubkappe 114 von dieser nicht mehr mitgenommen; die Schraubkappe 114 dreht hohl. Somit ist in diesem Zustand ein weiteres Abschrauben des Außengewindeteils 121 und damit des gesamten Verschlußdeckels 110 vom Stutzen 111 solange nicht möglich, wie innerhalb des ortsfesten Stutzens 111 noch Überdruck herrscht. Erst wenn der Entlüftungsvorgang vollständig abgeschlossen ist, also der Überdruck innerhalb des Ausgleichsbehälters bzw. des ortsfesten Stutzens 111 abgebaut ist, wird das Steuerelement 138 an seiner der Druckfeder 136 abgewandten Seite nicht mehr druckbeaufschlagt. Das Steuerelement 138 wird dann unter der Wirkung der Druckfeder 136 wieder in Richtung zum Außengewindeteil 121 bewegt und mit diesem formschlüssig verbunden.
Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung sind die Kanten der nutenförmigen Verzahnung des Ringbundes 131 und/oder die Kanten der Nasen 148 der freien Enden 143 der Steuerplatte 138 mit einer Fase versehen, und zwar derart, daß bereits bei geringem Anheben der Steuerplatte 138 aufgrund von Überdruck die formschlüssige Verbindung in eine sogenannte Rätschenverbindung übergeht, wodurch bewirkt wird, daß in diesem Zustand die Schraubkappe 114 bzw. die freien Enden 143 der damit drehschlüssig verbundenen Steuerplatte 138 rätschenartig über den Ringbund 131 des Außengewindeteils 121 hinweg gleiten. In diesem Falle ist noch vor vollständigem Freikommen bzw. außer Eingriff gelangen der Nasen 148 aus der nutenartigen Verzahnung eine relative Verdrehbarkeit zwischen Steuerplatte 138 und Außengewindeteil 121 erreicht.
Die Figuren 2A und 2B zeigen eine Variante zum schnelleren Erreichen der Druckverbindung von Stutzen 111 und Steuerplatte 138 derart, daß noch eine zusätzliche Sicherheit in der ausreichenden Gewindeverbindung zwischen Außengewindeteil 121 und Innengewindeteil 113 des Stutzens 111 in dem Zustand erreicht ist, in welchem der Verschlußdeckel 110 so weit gelöst ist, daß ein Druckausgleich zwischen Innenraum des Verschlußdeckels 110 und Stutzen 111 erreicht ist, d.h. die Steuerplatte 138 von dem im Stutzen 111 herrschenden Druck beaufschlagt ist. Hierzu ist die Innenfläche 118 des Stutzens 111 gleichmäßig über ihren Umfang verteilt mit axialen Ausnehmungen in Form von Nuten 153 versehen, die sich im Bezug auf den Stutzen 111 axial erstrecken und bis in die konische Mündung 134 reichen. Dadurch ist die konische Mündung 134 zumindest teilweise vergrößert. Die Ausnehmungen 153 enden in einem Bereich vor der Endlage des O-Ringes 127 des Ventils 115 bei aufgeschraubtem Deckel 110. Mit dem Abschrauben des Verschlußdeckels 110 wird der O-Ring 127 nach oben in Richtung der konischen Mündung 134 verschoben. Gelangt der O-Ring 127 in den Bereich der mit deb Nuten 153 versehenen konischen Mündung 134, ergibt sich durch die Nuten 153 hindurch ein Druckausgleich zwischen Stutzen 111 und Deckel 110 und damit eine Druckbeaufschlagung der Steuerplatte 138, und zwar zu einem Zeitpunkt, in welchem der O-Ring 127 noch teilweise am Innenumfang 118 des Halses 116 des Stutzens 111 anliegt, und das Ventil 115 noch im Stutzen zentriert ist und eine mechanisch ausreichende Gewindeverbindung noch besteht.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen können auch bei einem Verschlußdeckel verwirklicht sein, der bajonettverschlußartig mit einem Stutzen 111 verbunden wird. Dabei ist das als Gewindeteil beschriebene Eingriffsteil 121 als Steck-Dreh-Teil ausgebildet, während die Schraubkappe 114 als eine Steck- und Drehkappe ausgebildet ist.
Es versteht sich, daß ein derartiger Verschlußdeckel nicht nur an Bauteilen von Kühler- oder Kühlsystemen sondern auch an Bauteilen von Heizsystemen Verwendung finden kann.