Verschlussdeckel für Kraf fahrzeugkühlerSealing cover for motor vehicle coolers
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verschlussdeckel für einen ortsfesten Stutzen eines Behälters, insbesondere Kraftfahrzeugkühlers, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a closure cover for a stationary neck of a container, in particular a motor vehicle radiator, according to the preamble of claim 1.
Bei einem derartigen aus der DE 197 53 597 AI 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.In such a from DE 197 53 597 AI, the anti-rotation device between the closure element and the grip element is formed by an axial coupling bolt, which is acted upon by a temperature-dependent spring arrangement, while the preload of the reciprocating valve body of the valve arrangement can be adjusted mechanically or electromotively in a pressure-controlled manner. The disadvantage of this is that the safety-relevant functions in such closure covers are carried out by two differently designed and also differently controlled components. This not only results in complex design measures, but also brings with it the problem that the safety-relevant functions which respond to different reference variables are very difficult to coordinate with one another.
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.It is therefore an object of the present invention to provide a closure cover of the type mentioned at the outset, with which the safety-relevant functions of the anti-rotation device and the relief of excess pressure can be carried out in a structurally simpler manner and in particular can also be coordinated more precisely with one another.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verschlussdeckel der eingangs genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmal
vorgesehen.To achieve this object, the feature specified in claim 1 are in a cover of the type mentioned intended.
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.The measures according to the invention ensure that a single component is provided both for securing against rotation and for changing the overpressure reduction, which leads to a design simplification of the closure cover and to the fact that, due to the single reference variable used, the latter always carries out the safety-relevant functions are coordinated.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Stellantriebs ergeben sich durch die Merkmale nach Anspruch 2 oder 3.Advantageous configurations of the actuator result from the features according to claim 2 or 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.A structurally simple configuration results from the features according to claim 4, which also has the advantage that the reference variable, such as temperature or pressure in the container, can be appropriately removed independently of the actuator. An advantageous heat transfer from the heating resistor to the actuator results from the features of claim 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.Further advantageous configurations with regard to the arrangement of the actuator and control electronics between the base value and the actuator result from the features of claim 6 or one or more of claims 7 to 10. The features according to claim 11 and claim 12 show an embodiment of the connection between valve body and actuator on the one hand or between anti-rotation and actuator on the other.
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.Further details of the invention can be found in the following description, in which the invention is described and explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing.
Es zeigen:
Figur 1 in schematischer längsgeschnittener Darstellung einen Verschlussdeckel für Kraftfahrzeugkühler gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung in einer ersten Ruhe- bzw. Ausgangsstellung,Show it: 1 shows a schematic longitudinal section of a closure cover for a motor vehicle radiator according to a preferred exemplary embodiment of the present invention in a first rest or starting position,
Figur 2 im linken Halbschnitt eine der Figur 1 entsprechende Darstellung und im rechten Halbschnitt in einer zweiten aktiven Stellung,FIG. 2 shows a representation corresponding to FIG. 1 in the left half section and in a second active position in the right half section,
Figur 3 im linken Halbschnitt eine der Figur 1 entsprechende Darstellung und im rechten Halbschnitt in einer dritten aktiven Stellung.3 shows a representation corresponding to FIG. 1 in the left half section and in a third active position in the right half section.
Der in der Zeichnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellte Verschlussdeckel 10 weist eine Überdruckventilanordnung 11 innerhalb eines zylindrisch ausgebildeten Innenteils 14 und eine Verdrehsicherung 20 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 beiThe closure cover 10 shown in the drawing in accordance with a preferred exemplary embodiment has an overpressure valve arrangement 11 within a cylindrical inner part 14 and an anti-rotation device 20 between an outer part 12 and a handle or grip part 13, which has an external thread part 17 for screwing the closure cover 10 on and off serves from the opening of a neck of a motor vehicle cooler or other container, not shown, both the pressure relief valve arrangement 11 and the anti-rotation device 20 being controlled in such a way that on the one hand the opening pressure of the pressure relief valve arrangement 11 and on the other hand the releasing and locking movement of the anti-rotation device 20 by means of of a single electrothermal drive 15 can be set or ensured. The pressure relief valve arrangement 11 can be set to an opening pressure that takes into account the motor vehicle radiator pressure during normal operation and to such an opening pressure that corresponds to the higher motor vehicle radiator pressure that occurs when the motor vehicle engine is switched off due to the accumulated heat build-up results, corresponds. The setting of the anti-rotation device 20, at normal pressure of the motor vehicle radiator, that is to say when the coolant has cooled, means that the anti-rotation device 20 causes a rotation lock between the grip part 13 and the outer part 12, so that the closure cover 10 can be screwed on and off while
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.Motor vehicle radiator overpressure and thus hot coolant, the anti-twist device releases the rotational connection between the outer part 12 and the grip part 13, so that the grip part 13 rotates empty relative to the outer part 12 in order to prevent the closure cover 10 from being unscrewed.
Gemäß der Zeichnung ist dabei der Innenteil 14 über einen 0- 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.According to the drawing, the inner part 14 can be inserted in a sealing manner into the connecting piece of the motor vehicle radiator or other container via a 0-ring 16 in a manner not shown. It goes without saying that the outer part 12 can also be provided with a bayonet fitting part instead of with an external thread part 17.
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
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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.with which it rests on the underside of the drive 15, on the top side it is acted upon by a compression spring 49, which is supported at the other end on the handle part 13 and is guided in a ring projection 50 of the handle part 13 which produces the positive connection to the driving bracket. Between the driving bracket 46 and the grip part 13, a holding washer 51 is held in a sealing manner on the externally threaded part 17; the holding disc 5 serves as an end stop for the driving bracket 46 in its disengaged position.
Der elektrothermische Antrieb 15 ist durch einen Sorptions- Aktuator, vorzugsweise einem Metallhydrid-Aktuator, oder einen Dehnstoff-Aktuator gebildet, der in der Zeichnung als Membrankapsel 55 dargestellt ist. Der Aktuator 55 hat die Eigenschaft, sich bei Temperaturerhöhung 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 angeordnet. 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 29 ausdehnt.The electrothermal drive 15 is formed by a sorption actuator, preferably a metal hydride actuator, or an expansion actuator, which is shown in the drawing as a membrane capsule 55. The actuator 55 has the property of expanding when the temperature rises and returning to its original dimension when the corresponding temperature is reduced. To apply temperature to the membrane capsule 55, a heating resistor in the form of a PTC heating element 56 is arranged at one or more locations on the underside of the membrane capsule 55. This PTC heating element 56 is arranged such that heat transfer from the PTC heating element 56 to the membrane capsule 55 is as lossy as possible. The membrane capsule 55 is preferably designed such that its axially central region extends axially to the grip part 13 or axially to the adjusting ring 30 or pressure sleeve 29.
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.The PTC heating resistor 56 is electrically connected in a manner not shown to an electrical control 57, which is accommodated on a circuit board 58 which, in the exemplary embodiment shown, can be accommodated in the handle part 13 directly below its cover. A socket 61 is fastened to a peripheral region of the external thread part 17 of the closure cover 10, the contacts (not shown) of which are electrically connected to the control board 58. With the socket 61 is an adapter cable connected that the electrical connection of the control board 58 and thus the drive 15 connects to the relevant control elements of the motor vehicle. For example, the control of the drive 15 is effected by means of a temperature and / or pressure sensor, which sensor detects the temperature and / or the pressure on the motor vehicle cooler container or the like.
Die sicherheitsrelevanten Funktionen des Verschlussdeckels 10 inform der Einstellung der Überdruckventilanordnung 11 und der Einstellung der Verdrehsicherung 20 ist folgende:The safety-relevant functions of the cover 10 inform the setting of the pressure relief valve assembly 11 and the setting of the anti-rotation device 20 is as follows:
In Ausgangsstellung bei nicht laufendem und kaltem Motor gemäß Figur 1 ist die Membrankapsel 55 in ihrer zurückgezogenen Normalstellung, in der der Mitnahmebügel 46 durch die Druckfeder 49 in eine einen Drehschluss zwischen Griffteil 13 und Außengewindeteil 17 bewirkende Verdrehsic erungsstellung 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.In the starting position when the engine is not running and cold according to FIG. 1, the membrane capsule 55 is in its retracted normal position, in which the driving bracket 46 is pressed into a rotational position by the compression spring 49 into a rotational connection between the handle part 13 and the external thread part 17. The pressure relief valve arrangement 11 is also in its initial position, i.e. the pressure relief valve body 22 is pressed against the sealing seat by the compression spring 28, which is preloaded normally or in terms of installation, in such a way that the pressure relief valve body 22 will open at an excess pressure of approximately 1.4 bar.
Bei Inbetriebsetzen des Kraftfahrzeugmotors erwärmt sich die Kühlflüssigkeit im Kühler. Erreicht das Kühlmittel eine Temperatur von größer beispielsweise etwa 89°C, 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 55 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 49 der Verdrehsicherung 20
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 49 der Verdrehsicherung 20 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.When the motor vehicle engine is started, the coolant in the radiator heats up. If the coolant reaches a temperature of greater than, for example, about 89 ° C., the controller 57 becomes active on the circuit board 58, ie current is supplied to the PTC heating element 56 to heat it, or the PTC heating element is energized. Thus, heat is transferred from the PCT heating element 56 to the membrane capsule 55, so that the actuator is actuated and the membrane capsule 55 expands axially. The two compression springs 28 of the pressure relief valve arrangement 11 and 49 of the anti-rotation device 20, which are directed towards one another and act on the membrane capsule 55 are set such that the compression spring 49 contains a lower spring force than the compression spring 28. Thus, the membrane capsule 55 expands against the pressure of the compression spring 49 of the anti-rotation device 20 and thus moves the driving bracket 46 axially up to the stop of the retaining disk 51. The driving bracket 46 thus disengages from the external thread part 17, so that it is no longer possible to open the closure cover 10 because the grip part 13 rotates hollowly with respect to the external thread part 17. The opening pressure of the pressure relief valve arrangement 11 remains in the previous position.
Nach Abschalten des Motors erhöht sich aufgrund der Nachheizwirkung die Kühlmitteltemperatur auf beispielsweise über 120°C. 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 46 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 28 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.After the engine is switched off, the coolant temperature rises to, for example, over 120 ° C. due to the after-heating effect. This activates a second control stage in the controller 57 on the circuit board 58, so that an increased voltage is applied to the PTC heating element 56 or a higher current flow is brought about. This means that the membrane capsule 55 expands further. Since the driving bracket 46 is pressed against the action of the compression spring 49 against the stop of the holding disc 51 (FIG. 2, right half-section), it is achieved according to the right half-section of FIG. 3 that the compression spring 28 of the pressure relief valve arrangement 11 is further pretensioned. This prestressing of the compression spring 28 has the effect that the opening pressure of the pressure relief valve body 22 is increased to, for example, approximately 2.0 bar. This security level remains until the coolant temperature has decreased, which has an effect on the control of the PTC heating element 56 and on the heating or cooling of the membrane capsule 55.
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 .
In the illustrated embodiment, the controller 57 is physically inform of the board 58 in the handle part 13. According to another exemplary embodiment of the present invention, not shown, the control board 58 is in the plug socket 61 or in one Plug part of the adapter cable is provided either near the cover 10 or near the motor vehicle connection.