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TECHNISCHES
GEBIET
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Die Erfindung betrifft einen Verschluss
für einen
Hydraulikflüssigkeitsbehälter, mit
einer Feder, die eine Kraft aufbringt, um eine Dichtung zwischen dem
Verschluss und einem Behältereinfüllstutzen
zusammenzudrücken,
sowie die Verringerung eines anfänglichen
Drehmoments für
die Befestigung eines Verschlusses.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Behälter für Hydraulikflüssigkeiten
haben Öffnungen
zur Kontrolle des Niveaus der Hydraulikflüssigkeit, und um Hydraulikflüssigkeit
zuzufügen. Es
ist Wesentlich, dass die Behälteröffnungen
geschlossen sind, um eine Verunreinigung der Hydraulikflüssigkeit
zu vermeiden. Schmutzstoffe können die
Komponenten des hydraulischen Systems, beispielsweise Pumpen, Ventile
und Antriebseinrichtungen, beschädigen.
Die Dichtung von Behälteröffnungen
ist, wegen deren Betriebsbedingungen, insbesondere wichtig für Behälter an
Fahrzeugen, z. B. Behälter
für die
Servolenkung. Solche Behälter
sind Feuchtigkeit, Staub, abstumpfenden Stoffen und verschiedenen
Chemikalien ausgesetzt.
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Ein Verschluss für einen Hydraulikbehälter, welcher
derzeit an Behältern
von Kraftfahrzeugen verwendet wird, besitzt einen Verschluss mit
einem Verschlussstab, siehe z. B. die US-A-4392583. Eine Dichtung
ist einschiebbar an dem Verschlussstab aufgenommen. Ein Schalenelement
mit einem Paar sich radial erstreckender Ansätze ist an dem Verschlussstab einschiebbar
und nicht drehbar aufgenommen. Ein Ende einer Schraubendruckfeder
sitzt an dem Schalenelement, und das andere Ende sitzt an einem
vorspringenden Rand an dem Verschlussstab, sodass die Druckfeder
die Schale in Richtung der Dichtung drängt. Wenn der Behälterverschluss an
einem Behälterfüllstutzen
befestigt wird, berühren in
einer geschlossenen Stellung die Ansätze der Schale eine innere
Rampenfläche
an dem Behälterfüllstutzen;
die Dichtung berührt
eine äußere Fläche des
Behälterfüllstutzens,
und die Dichtung wird zwischen dem Behälterfüllstutzen und dem Dichtungssitz
an dem Verschlussstab von der Druckfeder zusammengedrückt. Während die
Dichtung verschleißt, hält die Druckfeder
eine Abdichtung aufrecht. Der Behälterverschluss wird um 125° herum in
eine Richtung gedreht, um den Behälterfüllstutzen zu schließen, und
wird in die entgegengesetzte Richtung gedreht, um den Behälterfüllstutzen
zu öffnen.
Ein Drehmoment von etwa 2,3 Nm ist erforderlich, um den Behälterverschluss
in eine geschlossene Stellung oder in eine offene Stellung zu drehen.
Die meisten Menschen können
den Verschluss leicht und ohne Schwierigkeit in eine offene oder
geschlossene Stellung drehen.
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Beim Zusammenbau von Hydraulikbehältern und
vor dem Versand zu den Fahrzeugmontagestraßen wird ein Behälterverschluss
an einem Hydraulikbehälter
platziert und in eine geschlossene Stellung gedreht, um Schmutzstoffe
aus dem Behälter
fern zu halten. Eine Person, die während einer Acht-Stunden-Schicht
mehrere tausend Verschlüsse
auf die Behälter
befestigt, wird ein Drehmoment von etwa 2,3 Nm wahrscheinlich ermüdend finden.
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Ein Werkzeug, das eine Hebelwirkung
bereitstellt und die Kraft verringert, die erforderlich ist, um einen
Verschluss in eine geschlossene Stellung zu drehen, wurde ausprobiert.
Solch ein Werkzeug verringert die Kraft, die erforderlich ist, um
ein Drehmoment von 2,3 Nm zu erzeugen und verringert die Wahrscheinlichkeit
einer Verletzung durch wiederholte Belastung. Unglücklicherweise
erhöht
das Werkzeug wesentlich die Zeit, die erforderlich ist, um einen Behälterverschluss
zu befestigen. Die erhöhte
Zeit, die erforderlich ist, um einen Behälterverschluss unter Verwendung
eines Werkzeugs zu befestigen, verringert die Anzahl der Behälterverschlüsse, die
in acht Stunden montiert werden können, und erhöht die Kosten
eines jeden hergestellten Behälters.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der Behälterverschluss für einen
Flüssigkeitsbehälter umfasst
eine Verschlussplatte mit einer Verschlussdichtungsfläche. Ein
Verschlussstab weist einen Grundflächenabschnitt auf, der einstückig mit der
Verschlussplatte ist. Eine primäre,
ebene Fläche an
dem Verschlussstab verläuft
parallel zu der Stabachse und erstreckt sich von der Verschlussdichtungsfläche axial
weg. Ein Sockel an dem Verschlussstab ist von der Verschlussdichtungsfläche axial
beabstandet und zu dieser parallel. Eine Dichtung ist einschiebbar
an dem Verschlussstab aufgenommen und berührt die Verschlussdichtungsfläche. Eine
Schale weist zwei sich radial erstreckende Ansätze und eine zentrale Bohrung
mit einer ebenen Schalenbohrungsfläche auf. Die zentrale Bohrung nimmt
den Verschlussstab einschiebbar auf. Eine Feder steht mit der Schale
und dem Verschlussstab in Eingriff und drängt die Schale in Richtung
der Verschlussdichtungsfläche.
Die Schale kann in Bezug auf den Verschlussstab in Eingriff mit
dem Sockel gedreht werden, um die Schale in einer vorläufigen Stellung
zu halten. Die Schale kann außer
Eingriff mit dem Sockel gedreht werden, um die Schale freizugeben,
damit sie durch die Feder in Richtung der Verschlussdichtungsfläche und
in eine Arbeitsstellung bewegt wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Derzeit bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung und in den beiliegenden
Zeichnungen offenbart, in welchen:
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1 eine
auseinander gezogene, perspektivische Ansicht des Behälterverschlusses
ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Einfüllstutzens eines Behälters für Hydraulikflüssigkeit
ist;
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3A eine
Unteransicht des Behälterverschlusses
ist, wobei sich die Schale in einer vorläufigen Stellung an dem Sockel
befindet;
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3B eine
Schnittansicht entlang der Linie 3 – 3 in 3A ist, wobei Teile weggebrochen sind;
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4A eine
Unteransicht des Behälterverschlusses
ist, wobei sich die Schale in einer Arbeitsstellung befindet, und
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4B eine
Schnittansicht entlang der Linie 4 – 4 in 4A ist, wobei Teile weggebrochen sind.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Der Behälterverschluss 10 umfasst
einen Verschlussstab 12, eine Dichtung 14, eine
Schale 16 und eine Feder 18. Der Verschlussstab 12 umfasst einen
Verschluss 20 und einen integrierten Stab 22. Der
Verschluss
20 weist eine Verschlussplatte 24 mit einer
Verschlussdichtungsfläche 26 auf.
Die Verschlussplatte 24 weist an ihrem Umfang 30 eine
Griffbördel 28 auf,
die sich von der Verschlussplatte axial nach unten erstreckt.
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Der Stab 22 besitzt eine
Grundfläche 32,
die einstückig
mit der Verschlussplatte 24 ist. Der Stab 22 weist
auch ein freies Ende 34 auf. Der gesamte Stab 22,
wie auch der Verschluss 20, sind um eine Stabachse 36 herum
symmetrisch. Die Grundfläche 32 des
Stabes ist ein zylindrisches Element 38 mit zwei primären, ebenen
Flächen 40 und 42.
Die primären
Flächen 40 und 42 sind
voneinander beabstandet und zueinander und zu der Stabachse 36 parallel.
Die beiden primären
Flächen 40 und 42 erstrecken
sich von der Verschlussplatte 24 axial nach unten zu dem
Ende 43 der Grundfläche.
Sockel 44, 46 an der Grundfläche 32 sind parallel
zu der Verschlussdichtungsfläche 26 und
von dieser beabstandet. Sekundäre,
ebene Flächen 48 und 50 erstrecken sich
jeweils von einem der Sockel 40 und 46 nach unten.
Die sekundären,
ebenen Flächen 48 und 50 sind zueinander
und zu der Achse 36 parallel. Die sekundären, ebenen
Flächen 48 und 50 sind
voneinander in einem Abstand beabstandet, der gleich dem Abstand
zwischen den primären,
ebenen Flächen 40 und 42 ist.
Die primäre,
ebene Fläche 40 wird
von der sekundären,
ebenen Fläche 48 geschnitten.
Die primäre,
ebene Fläche 42 wird
von der sekundären, ebenen
Fläche 50 geschnitten.
Das freie Ende 34 des Stabes 22 umfasst einen
kegelstumpfartigen, konischen Abschnitt 52 und eine Federhaltenut 54.
Die Dichtung 14 besteht aus einem zusammendrückbaren
Material und weist eine zentrale Bohrung 56 auf. Der Durchmesser
der zentralen Bohrung 56 ist im Wesentlichen derselbe wie
der Durchmesser des zylindrischen Elements 38 von dem Stab 22.
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Die Schale 16 weist einen
Plattenabschnitt 57 mit äußeren Rändern 58 und 60 auf.
Ein sich radial erstreckender Ansatz 62 an dem äußeren Rand 58 weist
eine Rampenkontaktfläche 64 auf.
Ein sich radial erstreckender Ansatz 66 an dem Rand 60 weist eine
Rampenkontaktfläche 68 auf.
Ein zentraler Durchgang 70 durch die Schale 16 ist
im Allgemeinen zylindrisch und weist zwei ebene Schalenbohrungsflächen 72 und 74 auf.
Ein axialer Flansch 76 umgibt den zentralen Durchgang 70 und
verstärkt
die Schale 16.
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Die Feder 18 ist eine Schraubendruckfeder. Das
obere Ende 78 der Feder 18 steht mit dem Plattenabschnitt 57 der
Schale 16 in Eingriff und ist radial zwischen dem axialen
Flansch 76 und den Rändern 58 und 60 angeordnet.
Das untere Ende 80 der Feder 18 ist eine Wicklung
mit kleinem Durchmesser, die in der Federhaltenut 54 von
dem Verschlussstab 12 aufgenommen ist. Beim Zusammenbau
vergrößert sich
der Durchmesser von der Wicklung mit dem kleinen Durchmesser an
dem unteren Ende 80, während die
Feder 18 über
den konischen Abschnitt 52 des Stabes 22 gedrückt wird.
Nachdem das untere Ende 80 der Feder 18 über den
konischen Abschnitt 52 tritt, zieht es sich in die Haltenut 54 hinein
zusammen.
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Der Behälter 79 für die Hydraulikflüssigkeit besitzt
einen zylindrischen Ansatz 81 mit einer Einfüllöffnung 82.
Eine dichtende Fläche 84 ist
an dem äußeren Ende
von dem Ansatz 81 vorgesehen. Zwei Verschlusshaltevorrichtungen 86 und 88 sind
an der inneren, zylindrischen Fläche 90 von
dem Ansatz 81 befestigt. Die beiden Verschlusshaltevorrichtungen 86 und 88 sind
identisch. Ein Einlassende 92 der Verschlusshaltevorrichtung 86 ist
180° von
dem Einlassende 94 der Verschlusshaltevorrichtung 88 beabstandet.
Die Blockenden 96 und 98 der Verschlusshaltevorrichtungen 86 und 88 sind
von den Einlassenden 92 und 94 der benachbarten
Verschlusshaltevorrichtung beabstandet. Die Räume zwischen den Blockenden 96 und 98 und
den Einlassenden 92 und 94 schaffen axiale Durch gänge 100 und 102 für die Verschluss-Ansätze.
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Die beiden Verschlusshaltevorrichtungen 86 und 88 weisen
Rampenflächen 104 auf,
die sich von ihren Einlassenden 92 und 94 zu Anschlagflächen 105 für die Ansätze der
Schale erstrecken, welche sich neben ihren Blockenden 96 und 98 befinden.
In der Zeichnung sind nur die Rampenflächen 104 und die Anschlagflächen 105 an
der Verschlusshaltevorrichtung 86 für die Ansätze der Schale dargestellt. Die
Anschlagfläche 105 für die Ansätze der
Schalen ist eine ebene, radiale Fläche, die von der ebenen, radialen
Fläche
an dem Blockende 96 oder 98 beabstandet ist und
von dieser wegweist.
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Die Rampenfläche 104 an der Verschlusshaltevorrichtung 86 umfasst
eine Einlassrampe 106, eine Aufnahmerampe 108 und
eine Halterampe 110. Die Einlassrampe 106 erstreckt
sich von der dichtenden Fläche 84 axial
weg von dem Einlassende 94 zu der Unterseite 112 der
Rampe 112. Die Aufnahmerampe 108 schneidet die
Einlassrampe 106 und erstreckt sich von dem Rampenboden 112 axial
nach oben zu der Halterampe 110. Die Halterampe 110 liegt
in einer Ebene, die parallel zu der dichtenden Fläche 84 ist.
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Während
der normalen Verwendung des Behälters 79 für Hydraulikflüssigkeiten
wird der Behälter geschlossen,
indem die sich radial erstreckenden Ansätze 62 und 66 an
dem Behälterverschluss 10 axial
in die Durchgänge 100 und 102 für die Verschluss-Ansätze bewegt
werden, bis die Dichtung 14 die dichtende Fläche 84 berührt. Der
Behälterverschluss 10 wird
dann, von oben betrachtet, im Uhrzeigersinn gedreht, um die Rampenkontaktflächen 64 und 68 in
Kontakt mit den Einlassrampen 106 zu bewegen. Die fortgesetzte
Drehung des Behälterverschlusses 10 im
Uhrzeigersinn bewegt den Verschluss 16 von der Dichtung 14 weg
und ver kürzt
die axiale Länge
der Feder 18, bis die sich radial erstreckenden Ansätze 62 und 66 sich
hinter die Rampenböden 112 bewegen.
Die fortgesetzte Drehung des Behälterverschlusses 10 im
Uhrzeigersinn bewegt die Ansätze 62 und 66 die
Aufnahmerampen 108 hoch und auf die Halterampen 110.
Die Anschlagflächen 105 begrenzen
die Bewegung des Behälterverschlusses 10 im
Uhrzeigersinn. Die Aufnahmerampen 108 erlauben der Feder 18,
sich geringfügig
auszudehnen, drücken
aber die Dichtung 14 noch immer zwischen der Verschlussdichtungsfläche 26 und
der dichtenden Fläche 84 zusammen
und halten eine ausreichende Abdichtung aufrecht.
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Der Behälter 79 wird durch
Drehen des Behälterverschlusses 10 gegen
den Uhrzeigersinn geöffnet.
Die Drehung gegen den Uhrzeigersinn bewegt die sich radial erstreckenden
Ansätze 62 und 66 von der
Halterampe 110 weg, die Aufnahmerampe 108 hinunter, über den
unteren Teil 112 der Rampe und die Einlassrampe 106 hoch
zu den Durchgängen 100 und 102 für die Ansätze. Nachdem
die Blockenden 96 und 98 die Drehung des Behälterverschlusses 10 gegen
den Uhrzeigersinn anhalten, wird der Verschluss von dem zylindrischen
Ansatz 81 und dem Behälter 79 axial
weg bewegt. Das Drehmoment, das erforderlich ist, um den Behälterverschluss
gegen den Uhrzeigersinn die Aufnahmerampen 108 hinunter
und über
den unteren Teil 112 der Rampe zu drehen, ist etwa dasselbe
wie das Drehmoment, das erforderlich ist, um den Verschluss im Uhrzeigersinn die
Einlassrampe 106 hinunter und über den unteren Teil 112 der
Rampe zu drehen. Wie vorstehend ausgeführt, ist dieses Drehmoment
für die
Kontrolle und die Zugabe von Hydraulikflüssigkeit annehmbar; es kann
jedoch an einer Montagestraße,
wo während
einer Acht-Stunden-Schicht mehrere tausend Verschlüsse 10 von
Hand in eine geschlossene Stellung gedreht werden, übermäßig sein.
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Während
des Zusammenbaus des Behälterverschlusses 10 in
der Fabrik wird die Dichtung 14 an der Grundfläche 32 des
Stabes 22 und in Kontakt mit der Verschlussdichtungsfläche 26 angeordnet.
Die Schale 16 wird dann auf dem Stab 22 platziert,
wobei Sockeleingriffsflächen 59 an
dem Plattenabschnitt 57 an die Sockel 44 und 46 anbinden.
Dann wird die Feder 18 an dem Stab 22 befestigt,
wobei das obere Ende 78 mit der Schale 16 in Eingriff
steht, und das untere Ende 80 mit der Federhaltenut 54 in
Eingriff steht. In dieser Stellung wird die Feder 18 in
eine verkürzte
Stellung zusammengedrückt.
Die Reibung widersteht einer Drehung zwischen der Schale 14 und dem
Verschlussstab 12 und hält
die Schale 16 an den Sockeln 44 und 46.
Danach wird der Behälterverschluss 10 axial
in den zylindrischen Ansatz 81 eingesetzt, bis die Dichtung 14 die
dichtende Fläche 84 und
die Verschlussdichtungsfläche 26 berührt. Dann wird
der Verschluss 10 von oben betrachtet im Uhrzeigersinn
gedreht. Die sich radial erstreckenden Ansätze 62 und 66 berühren die
Rampenflächen 104 nicht,
da der axiale Abstand zwischen den Sockeln 44 und 46 und
der Verschlussdichtungsfläche 26 die Dicke
der Dichtung 14 plus den axialen Abstand von dem unteren
Teil der Rampe 112 zu der dichtenden Fläche 84 übersteigt.
Nachdem die sich radial erstreckenden Ansätze 62 und 66 die
Anschlagflächen 105 für die Ansätze der
Schale berühren,
dreht die fortgesetzte Drehung des Verschlussstabes 12 im
Uhrzeigersinn den Verschlussstab 12 in Bezug auf die Schale 16 und
bewegt die Schale 16 von den Sockeln 44 und 46 weg.
Sobald die Schale 16 von den Sockeln 44 und 46 entfernt
ist, dehnt sich die Feder 18 aus, bewegt die Ansätze 62 und 66 in
Kontakt mit den Halterampen 110 und bewegt die ganze Schale in
Richtung der Behälterverschlussoberfläche 26. Diese
Bewegung der Schale 16 drückt die Dichtung 14 zwischen
der Behälterverschlussoberfläche 26 und
der dichtenden Fläche 84 an
dem Ansatz 81 zusammen. Das Drehmoment, das erforderlich
ist, um den Behälterverschluss 10 zu
drehen, wenn die Schale 16 sich an den Sockeln 44 und 46 befindet, und um
die Schale, wie vorstehend beschrieben, von den Sockeln zu lösen, ist
minimal. Eine Person kann diesen Arbeitsschritt, die Einfüllöffnung 82 zu
schließen
und die Schale 16 von den Sockeln 44 und 46 zu lösen, tausende
Male am Tag ohne übermäßige Belastung
durchführen.
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Die offenbarten Ausführungsformen
sind für derzeit
bevorzugte Gestaltungen der Erfindung beispielhaft; sie sind aber
als veranschaulichend und nicht als endgültig zu verstehen. Die Erfindung
wird in den Ansprüchen
genau bezeichnet.