DE4416527C2 - Verschlußdeckel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verschlußdeckel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verschlußdeckel mit einem Verbindungsteil in Form eines Gewindeabschnittes oder eines Bajonettriegels werden bei­ spielsweise als Kühlerdeckel verwendet. Ein solcher Küh­ lerdeckel muß den Einfüllstutzen des Kühlers sicher ver­ schließen, um den unbeabsichtigten Austritt von Kühler­ flüssigkeit zu verhindern. Dies verleitet dazu, den Küh­ lerdeckel mit großer Kraft zuzdrehen. Dies hat zur Folge, daß die Ringdichtung, die zur Abdichtung zum Einfüllstut­ zen hin bestimmt ist, stark gewalkt wird. Dies verringert deren Lebensdauer und erhöht damit die Gefahr des Aus­ tritts von Kühlerflüssigkeit.

Um dies zu vermeiden, ist in der DE 28 20 398 A1 ein Ver­ schlußdeckel vorgeschlagen, der grundsätzlich aus einem Deckelinnenteil und einem das Decklinnenteil kappenartig übergreifenden Deckelaußenteil besteht, wobei Deckelin­ nenteil und Deckelaußenteil relativ zueinander um ihre Achse verdrehbar sind. Der Deckelinnenteil ist mit einem Gewinde und einer Ringdichtung versehen und beherbergt darüber hinaus ein Über-/Unterdruckventil.

Zur Kopplung von Deckelinnenteil und Deckelaußenteil in Drehrichtung sind an dem Deckelinnenteil sich in Umfangs­ richtung erstreckende Mitnahmeelemente in Form von ela­ stisch auslenkbaren Zungen angeformt, deren Zungenenden in Eingriff mit zweiten Mitnahmeelementen stehen, die an einem mit dem Deckelaußenteil verbundenen bzw. verbindba­ ren Mitnahmering eingeformt sind. Die Mitnahmeelemente sind so ausgebildet, daß die Zungenenden bei Überschrei­ ten eines auf den Deckelaußenteil in Schließrichtung aus­ geübten, vorgegebenen Drehmoments von den zweiten Mitnah­ meelementen elastisch ausgelenkt werden und umgekehrt bei in Öffnungsrichtung auf den Deckelaußenteil ausgeübten Drehmoment sich an diesen abstützen. Hierdurch ist einer­ seits gewährleistet, daß der Deckelinnenteil bei einer Verdrehung des Deckelaußenteils in Schließrichtung solan­ ge mitgenommen wird, bis die Ringdichtung mit einer eine zuverlässige Abdichtung gewährleistenden Kraft gegen den Stutzenrand gedrückt wird. Andererseits wird ein übermä­ ßige Anpressen der Ringdichtung vermieden, da bei Über­ schreiten des vorgegebenen Drehmoments der Deckelaußen­ teil gegenüber dem Deckelinnenteil durchrutscht, der Deckelinnenteil also nicht mehr weiter verdreht wird. Beim Verdrehen in Öffnungsrichtung wird jedoch der Deckelinnenteil aufgrund der besonderen Formgebung der Mitnahmeelemente mitgenommen, so daß ein Öffnen auf jeden Fall möglich ist.

Eine funktionsmäßig gleiche und konstruktiv ähnliche Aus­ bildung eines Verschlußdeckels offenbart die US 4 787 529. Bei diesem Verschlußdeckel weist der Decke­ linnenteil an einem obenseitigen Flansch Nocken auf, die in gegenüberliegende Ausnehmungen an der Innenseite des Deckelsaußenteils einfassen und so geformt sind, daß sie bei Verdrehung des Deckelaußenteils in Schließrichtung bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments übereinander gleiten, in umgekehrter Drehrichtung, als in Öffnungs­ richtung, aber eine zuverlässige Mitnahme beider Deckel­ teile gewährleisten.

Bei beiden vorbekannten Verschlußdeckeln sind die ersten Mitnahmeelemente mit dem Deckelinnenteil einstückig, be­ stehen als aus dem Material dieses Deckelteils. Da die Deckelteile aus Kunststoff gefertigt sind, besteht das Problem, daß das Anzugsmomement für das Aufschrauben des Deckels stark temperaturabhängig ist. Dies wiederum birgt die Gefahr in sich, daß die Ringdichtung bei hohen Tempe­ raturen nicht genügend an den Behälterstutzen angepreßt wird und demgemäß die Abdichtung nicht sicher ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Verschlußdeckel der vorbeschriebenen Art so auszubilden, daß gewährleistet ist, daß das vorgegebene Grenzdrehmo­ ment, bei dem die Mitnahmeelemente bei Verdrehen des Dec­ kelaußenteils in Schließrichtung außer Eingriff kommen, auch unter Einwirkung unterschiedlicher Temperaturen weitgehend konstant bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die das erste Mitnahmelement bildende Zunge vom zugehöri­ gen Deckelteil materialmäßig getrennt ist und aus Feder­ stahl besteht. Eine solche Zunge ist in ihren elastischen Eigenschaften auch bei großen Temperaturunterschieden (kalter Kühler bzw. heißer Kühler) weitgehend konstant und kann auch in ihren elastischen Eigenschaften in einem großen Bereich an die jeweiligen Anforderungen angepaßt werden. Außerdem zeichnet sich eine solche Zunge durch hohe Bruchfestigkeit aus. Dadurch daß die Zunge nicht mehr einstückig mit dem zugehörigen Deckelteil ist, son­ dern materialmäßig getrennt ist, kann das zugehörige Dec­ kelteil - wie allgemein üblich - kostengünstig aus Kunst­ stoff hergestellt werden, wobei auf dessen elastische Ei­ genschaften keine Rücksicht genommen werden muß.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen die Achse enthaltenden Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kühlerdeckel,

Fig. 2 einen die Achse enthaltenden Schnitt durch den Gewindering des Deckelinnenteiles allein entlang Linie II-II in Fig. 3,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Gewindering in Richtung des Pfeiles A in Fig. 2,

Fig. 4 eine in die Ebene projizierte Ansicht eines Teils des Gewinderings in Richtung des Pfeiles B in Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Federscheibe und

Fig. 6 eine vergrößerte teilweise schematische Darstel­ lung des Eingriffs zwischen einem ersten und ei­ nem zweiten Mitnahmeelement.

Der in Fig. 1 dargestellte Kühlerdeckel ist als Schraubdeckel dargestellt. Er könnte aber auch mit einem Bajonettriegel versehen sein, ohne daß dadurch die erfindungswesentlichen Merkmale berührt werden. Der Kühlerdeckel umfaßt ein allgemein mit 10 bezeichnetes Deckelaußenteil, das in Form einer Kappe mit senkrecht zur Deckelachse 12 gerichtetem Kappenboden 14 und einer koaxial zur Achse 12 gerichteten zylindrischen Kappenwand 16 ausgebildet ist. Das Deckelaußenteil 10 übergreift ein allgemein mit 18 bezeichnetes Deckelinnenteil, das einen im wesentlichen zylindrischen Gewindering 20 mit einem In­ nengewinde 22 und ein in dem Gewindering 20 angeordnetes Ven­ tilgehäuse 24 umfaßt, in dem ein allgemein mit 26 bezeichne­ tes Überdruck-/Unterdruckventil angeordnet ist. Der Gewinde­ ring 20 hat auf seiner Außenseite nahe seinem in Fig. 1 un­ teren Rand eine ringförmig umlaufende Schulter 28, unter die am bodenfernen Rand der Kappenwand 16 ausgebildete Schnapphaken 30 greifen, wenn das Deckelaußenteil 10 auf das Deckelinnenteil 18 aufgedrückt wird. Diese Schnapphaken 30, von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist, gewährleisten eine axial feste Verbindung zwischen dem Deckelaußenteil 10 und Deckelinnenteil 18, erlauben aber gleichzeitig eine Drehung der beiden Deckelteile 10, 18 um die Achse 12 relativ zueinander.

Der Gewindering 20 hat an seinem dem Kappenboden 14 nahen Ende einen radial einwärts gerichteten Ringflansch 31 mit einer Mittelöffnung 32 (Fig. 3). In die Mittelöffnung 32 greifen Fortsätze 34 des Ventilgehäuses 24 und verbinden dieses mit dem Gewindering 20, wobei ein radial auswärts weisender Flansch 36 am Ventilgehäuse 24 an der dem Kappenboden 14 abgewandten Seite des Ringflansches 31 anliegt. Der Flansch 36 des Ventilgehäuses 24 trägt eine Ringdichtung 38, die zur Auflage auf den Rand eines nicht dargestellten Stutzens bestimmt ist, der durch den Schraubdeckel verschlossen werden soll.

Das in dem Ventilgehäuse 24 angeordnete Überdruck- /Unterdruckventil 26 ist an sich in herkömmlicher Weise auf­ gebaut und braucht nur kurz erläutert zu werden. Es umfaßt eine Stützplatte 40, die an den Fortsätzen 34 eingehängt ist. Eine topfförmige Vertiefung der Stützplatte 40 dient zur Auf­ nahme einer Überdruckfeder 42, die sich mit ihrem anderen En­ de an einer Ventilplatte 44 des Überdruckventils abstützt. Die Ventilplatte 44 liegt mit ihrem äußeren Rand auf einer Ventilringdichtung 46 auf und preßt diesen gegen einen ring­ förmigen Ventilsitz 48, der am Ventilgehäuse 24 ausgebildet ist.

An der Unterseite der Ringdichtung 46 liegt eine Unterdruck­ ventilplatte 50 unter der Wirkung einer Unterdruckfeder 52 an, die sich mit ihrem anderen Ende an dem Ventilgehäuse 24 abstützt.

Entsteht in dem verschlossenen Behälter ein Unterdruck, so wirkt dieser über eine Öffnung 54 im Ventilgehäuse auf die Unterdruckventilplatte 50 und hebt diese entgegen der Wirkung der Unterdruckfeder 52 von der Ventilringdichtung 46 ab. Durch den entstehenden Zwischenraum zwischen der Unterdruck­ ventilplatte 50 und der Ringdichtung 46 und eine zentrale Öffnung 56 in der Überdurckventilplatte 44 kann über weitere Öffnungen und Kanäle in den Deckelteilen einen Druckausgleich mit der Atmosphäre erfolgen. Entsteht in dem verschlossenen Behälter dagegen ein Überdruck, so wirkt dieser einerseits auf die Unterdruckventilplatte 50 und andererseits die Ventilringdichtung 46 und hebt letztere von dem Ventilsitz 48 ab, so daß wiederum einen Ausgleich mit der Atmosphäre erfolgen kann.

Um den Schraubdeckel mit einem vorgegebenen maximalen Drehmo­ ment auf den Gewindestutzen eines zu verschließenden Behäl­ ters aufschrauben zu können, ist eine Ratschenverbindung zwi­ schen den beiden Deckelteilen 10 und 18 vorgesehen, die im folgenden nun näher erläutert werden soll.

Zur Herstellung der Ratschenverbindung dient eine allgemein mit 58 bezeichnete Federscheibe (ein Federsegment), die beispielsweise aus Federstahl besteht und die in Fig. 5 in vergrößertem Maßstab abgebildet ist. Sie liegt an dem Kappenboden 14 an. Um eine drehfeste Verbindung zwischen der Federscheibe 58 und dem Kappenboden 14 herzustellen, hat die Federscheibe 58 in einem radial inneren Bereich eine Reihe von Bohrungen 60, in welche an der Innenseite des Kappenbodens 14 ausgebildete komplementäre Zapfen 62 eingreifen. Am äußeren Rand der Federscheibe 58 sind durch Einschnitte 64 Zungen 66 gebildet, die in Umfangsrichtung weisen und in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise aus der Scheibenebene herausgebogen sind. Desweiteren sind in der Federscheibe 58 in einem radial mittleren Bereich zwischen den Bohrungen 60 und den Zungen 66 drei weitere Federzungen 68 gebildet, die leicht gewölbt sind und durch Anlage an einer geeigneten Fläche des Deckelinnenteiles 18 dafür sorgen, daß die Federscheibe 58 stets flach gegen den Kappenboden 14 des Deckelaußenteiles 10 gedrückt wird.

An der dem Deckelinnenteil zugewandten Stirnfläche 70 des Ge­ winderinges 20 (Fig. 3) sind in gleichförmigen Winkelabstän­ den mehrere Ansätze 72 ausgebildet, die jeweils einen von der Stirnfläche 70 aus ansteigenden rampenförmigen Abschnitt 74 und einen blockförmigen Abschnitt 76 umfassen, der auf seiner der Rampe 74 abgewandten Seite eine annähernd senkrecht zur Stirnfläche 70 gerichtete Sperrfläche 78 hat. Von den Ansätzen 72 erstreckt sich jeweils eine nach radial innen hin abfallende keilförmige Stützwand 80.

Fig. 6 zeigt das Zusammenwirken der die ersten Mitnahmeelemente bildenden Zungen 66 an der drehfest mit dem Deckelaußenteil verbundenen Federscheibe 58 mit den einstückig an dem Gewindering 20 des Deckelinnenteiles 18 ausgebildeten Ansätzen 72. Beim Aufschrauben des Schraubdeckels auf einen Behälterstutzen dreht sich das Deckelaußenteil 10 relativ zum Deckelinnenteil 18 solange, bis die Zungen 66 jeweils an der Rampe 74 anliegen. Beim weiteren Drehen nimmt das Deckelaußenteil 10 das Deckelinnenteil 18 in Schließrichtung mit. Der Gewindering 20 wird dabei auf den mit einem entsprechenden Außengewinde versehenen Behälterstutzen aufgeschraubt, bis die Ringdichtung 38 auf dem Stutzenrand fest aufliegt. Ist das Deckelinnenteil so weit aufgeschraubt, daß die Ringdichtung 38 mit einem eine zuverlässige Abdichtung gewährleistenden Druck gegen den Stutzenrand gepreßt wird, bewirkt eine weitere Drehung Deckelaußenteiles 10 in Schließrichtung, d. h. die Ausübung eines höheren Drehmomentes, daß die Federzungen 66 von den Rampenflächen 74 flach gedrückt werden, und über die Ansätze 72 gleiten. Das Deckelaußenteil 10 rutscht also gegenüber dem Deckelinnenteil 18 durch. Das gewünschte Schließ-Drehmoment, das durch den federnden Gegendruck der Federzungen 66 eingestellt ist, kann somit nicht überschritten werden.

Wird das Deckelaußenteil 10 in Öffnungsrichtung gedreht (in Fig. 6 entgegen der Richtung des Pfeiles C) dann stoßen die freien Enden 82 der Federzungen 66 gegen die jeweiligen Sperrflächen 78 der Ansätze 72. Durch die geringfügige Nei­ gung der Sperrflächen 78 entsprechend den Darstellungen in Fig. 4 und Fig. 6 wird dabei sichergestellt, daß die Feder­ zungen 66 nicht nach oben gebogen werden. Es entsteht also ein formschlüssiger Eingriff zwischen den Federzungen 66 und den Ansätzen 72, so daß bei einer Drehung des Deckelaußentei­ les 10 in Öffnungsrichtung das Deckelinnenteil 18 in jedem Falle mitgenommen wird. Damit läßt sich der Deckel auch dann zuverlässig öffnen, wenn die Dichtung auf dem Stutzenrand festgeklebt sein sollte.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß mit der erfindungsge­ mäßen Lösung das Drehmoment für das Aufschrauben eines Deckels auf einen Behälterstutzen zuverlässig auf einen ge­ wünschten Wert eingestellt werden kann, der einerseits einen sicheren Verschluß des Stutzens gewährleistet, andererseits eine Beschädigung der Deckeldichtung durch allzu starkes Festziehen des Deckels auf dem Behälterstutzen verhindert. Dadurch, daß die elastisch auslenkbaren Mitnehmer, nämlich die Federzungen 66 an einer von den Deckelteilen unabhängigen Federscheibe ausgebildet sind, kann die Federcharakteristik der Federzungen und damit der Wert des gewünschten Grenz­ drehmomentes exakt eingestellt werden, ohne daß hierzu Rück­ sicht auf das Material der Deckelteile genommen werden müßte.

Claims (6)

1. Verschlußdeckel zum Verschließen eines Behälter­ stutzens, umfassend ein Deckelinnenteil (18), das mit einem Verbindungsteil (22) versehen ist und eine zur Anlage an dem Stutzenrand bestimmte Ringdichtung (38) trägt, ein Deckelaußenteil (10) mit einem Kappenboden (14) und einer Kappenwand (16), das das Deckelinnen­ teil (18) kappenartig übergreift, wobei das Deckel­ innenteil (18) und das Deckelaußenteil (10) relativ zueinander um die Verbindungsteilachse (12) drehbar sind, mindestens ein elastisch auslenkbares erstes, als Zunge (66) ausgebildetes Mitnahmeelement (66) mit einem freien, in die der Öffnungsrichtung des Ver­ schlußdeckels entsprechende Umfangsrichtung weisenden Zungenende (82), das drehfest mit dem Deckelinnenteil (18) oder dem Deckeaußenteil (10) verbunden ist, min­ destens ein starres zweites Mitnahmeelement (72), das mit dem jeweils anderen Deckelteil (18, 10) drehfest verbunden ist, wobei das Zungenende (82) auf das zweite Mitnahmeelement (72) weist und bei Überschrei­ ten eines auf den Deckelaußenteil (10) in Schließ­ richtung ausgeübten, vorgegebenen Drehmoments von dem zweiten Mitnahmeelement (72) elastisch ausgelenkt wird und bei in Öffnungsrichtung auf das Deckelaußen­ teil (10) augeübtem Drehmoment sich an diesem abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (66) vom zugehörigen Deckelteil (10) materialmäßig getrennt ist und aus Federstahl besteht.

2. Verschlußdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die zumindest eine Zunge (66) Teil einer Federscheibe (58) ist, die zwischen dem Kappenboden (14) und der diesem zugewandten Fläche (70) des Deckelinnenteils (18) angeordnet ist, wobei die zu­ mindest eine Federzunge (66) aus der Ebene der Feder­ scheibe (58) in Richtung auf die zweiten Mitnahme­ elemente (72) herausgebogen ist.

3. Verschlußdeckel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Federscheibe (58) Aussparungen (60) zur Aufnahme von komplementären Fortsätzen (62) an dem drehfest mit ihr verbundenen Deckelteil (10) hat.

4. Verschlußdeckel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (58) aus der Scheibenebene vorspringende Stützabschnitte (68) zur Anlage an dem Deckelteil (18) aufweist.

5. Verschlußdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Mitnahme­ element (72) von einem Ansatz (72) gebildet ist, der an seiner in Öffnungsrichtung weisenden Seite eine in Schließrichtung ansteigende Rampenfläche (74) und auf seiner in Schließrichtung weisenden Seite eine Sperr­ fläche (78) hat, die jeweils mit dem Zungenende (82) zusammenwirken.

6. Verschlußdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelinnenteil (18) einen mit einem Innengewinde (22) versehenen Gewinde­ ring (20) und ein mit diesem verbundenes Ventilgehäu­ se (24) zur Aufnahme eines Überdruck-/Unterdruck­ ventils (26) umfaßt, wobei das zweite Mitnahmeelement (72) an dem Gewindering (20) ausgebildet ist.