[0001] Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelausgleichsbehälter, insbesondere für Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren,
mit wenigstens einer Auffüllkammer zur Aufnahme von Kühlmittel und wenigstens einer
mittels einer Trennwand von der Auffüllkammer abgetrennten Ausdehnungskammer.
[0002] Ein derartiger Kühlmittelausgleichsbehälter ist aus der DE-OS 28 52 725 bekannt.
Dort ist der Behälter mittels einer senkrecht angeordneten Trennwand in eine Auffüllkammer
und eine Ausdehnungskammer aufgeteilt. Der obere Bereich der Auffüllkammer ist über
eine Verbindungsleitung mit dem unteren Bereich der Ausdehnungskammer verbunden. Normalerweise
ist die Auffüllkammer bis zu einer bestimmten Höhe mit Kühlmittel gefüllt. Beispielsweise
aufgrund einer hohen Betriebstemperatur des zu kühlenden Verbrennungsmotors wird das
Kühlmittel erhitzt und dehnt sich dadurch aus. Dies hat zur Folge, daß Kühlmittel
von der Auffüllkammer über die Verbindungsleitung in die Ausdehnungskammer überläuft.
Bei einer nachfolgenden Abkühlung des Kühlmittels wird dieses durch Unterdruck wieder
von der Ausdehnungskammer in die Auffüllkammer zurückgezogen. Für die Funktionsfähigkeit
eines derartigen Kühlmittelausgleichsbehälters, insbesondere für das Zurückfließen
des Kühlmittels von der Ausdehnungskammer in die Auffüllkammer mittels Unterdruck
ist es nicht nur wichtig, daß die Außenwände des Kühlmittelausgleichsbehälters dicht
sind, sondern es muß auch gewährleistet sein, daß die Trennwand die Ausdehnungskammer
und die Auffüllkammer dicht voneinander abtrennt.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kühlmittelausgleichsbehälter, insbesondere für
Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren zu schaffen, bei dem gleichzeitig mit der Überprüfung
der Außenwände des Kühlmittelausgleichsbehälters auf deren Dichtigkeit auch die die
Auffüllkammer und die Ausdehnungskammer voneinander abtrennende Trennwand auf ihre
Dichtigkeit geprüft werden kann.
[0004] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Kühlmittelausgleichsbehälter der
eingangs genannten Art die Trennwand zur Bildung eines überwachbaren Prüfraums doppelwandig
ausgebildet ist.
[0005] Diese Ausgestaltung der Trennwand ermöglicht eine Dichtigkeitsprüfung derselben.
Wird nämlich zur Dichtigkeitsprüfung des Kühlmittelausgleichsbehälters ein Prüfmittel
ggf. unter Druck in den Kühlmittelausgleichsbehälter eingefüllt, so wird durch die
doppelwandige Ausführung der Trennwand erreicht, daß bei einer Undichtigkeit der Trennwand
in den durch die beiden Wände der Doppelwand gebildeten Prüfraum das Prüfmittel austritt.
Dies ist durch die Überwachung des Prüfraums feststellbar, so daß auf diese Weise
der geprüfte Kühlmittelausgleichsbehälter als undicht erkannt werden kann. Undichte
Stellen der Außenwand des Kühlmittelausgleichsbehälters können dabei in demselben
Arbeitsgang durch Austritt von Prüfmittel an der entsprechenden Stelle festgestellt
werden.
[0006] In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Wände der Trennwand mittels
Querwänden zu einer Prüfkammer gestaltet. Auf diese Weise wird eine geschlossene
Prüfkammer gebildet. Bei einer Ausführungsform sind die Außenwände dieser Prüfkammer
an die Außenwände der benachbarten Auffüllkammer und Ausdehnungskammer angeglichen.
[0007] Zur Überwachung der Prüfkammer weist bei einer Weiterbildung der Erfindung wenigstens
eine Querwand wenigstens eine nach außen führende Öffnung auf. Ist die Trennwand zwischen
Auffüllkammer und Ausdehnungskammer undicht, so gelangt, wie schon beschrieben wurde,
Prüfmittel in die Prüfkammer und durch die Öffnung nach außen. Die Undichtigkeit der
Trennwand ist also dadurch erkennbar, daß aus der Öffnung Prüfmittel austritt. Zweckmäßig
ist es, derartige Öffnungen an sämtlichen Außenwänden der Prüfkammer anzubringen,
so daß die Lage des Kühlmittelausgleichsbehälters bei seiner Dichtigkeitsprüfung
unerheblich ist.
[0008] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß zwischen den beiden
Wänden der Trennwand eine Verbindungsleitung angeordnet ist, die die Auffüllkammer
und die Ausdehnungskammer miteinander verbindet. Einerseits wird durch diese Ausgestaltung
die Verbindungsleitung in den Kühlmittelausgleichsbehälter integriert, was insbesondere
für die Herstellung und die Funktionssicherheit des Kühlmittelausgleichsbehälters
von Vorteil ist, andererseits wird durch die Integration der Verbindungsleitung zwischen
die beiden Wände des Prüfraums erreicht, daß bei der Dichtigkeitsprüfung des Kühlmittelausgleichsbehälters
und insbesondere der Trennwand gleichzeitig auch die Verbindungsleitung auf ihre Dichtigkeit
hin geprüft wird. Ist nämlich die Verbindungsleitung undicht, so tritt Prüfmittel
aus der Verbindungsleitung in den Prüfraum aus, was, wie schon beschrieben wurde,
feststellbar ist.
[0009] Für die Herstellung des Kühlmittelausgleichsbehälters ist es vorteilhaft, wenn der
Kühlmittelausgleichsbehälter aus wenigstens zwei Gehäuseteilen besteht, die längs
einer eine Teilungsebene bildenen Trennfuge zusammengefügt sind. Schneidet dabei die
Teilungsebene die Trennwand, so wird gleichzeitig mit der Dichtigkeitsprüfung der
Trennwand auch die die Trennwand schneidende Trennfuge der Teilungsebene auf ihre
Dichtigkeit hin überprüft. Es muß also bei der Konstruktion des Kühlmittelausgleichsbehälters
nicht darauf geachtet werden, wie die Teilungsebene verläuft, da selbst dann, wenn
eine Trennfuge die Trennwand schneidet und damit die Möglichkeit der Undichtigkeit
der Trennwand aufgrund einer undichten Trennfuge erhöht wird, eine derartige Undichtigkeit
sicher feststellbar ist.
[0010] Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kühlmittelausgleichsbehälters besteht
darin, daß die Ausgestaltung der Auffüllkammer und der Ausdehnungskammer, die Anordnung
und Ausbildung der den Prüfraum bildenden Wände, die Ausgestaltung und der Verlauf
der Verbindungsleitung innerhalb des Prüfraums sowie die Lage der Teilungsebene der
beiden Gehäusehälften des Kühlmittelausgleichsbehälters völlig beliebig wählbar ist.
Das gleiche gilt für die Art und Weise der Herstellung des Kühlmittelausgleichsbehälters.
Besonders vorteilhaft ist es, den Kühlmittelausgleichsbehälter als Spritzgußteil aus
Kunststoff herzustellen.
[0011] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel
dargestellt ist. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kühlmittelausgleichsbehälters, die
teilweise längs der in Fig. 3 gekennzeichneten Ebene C-C aufgeschnitten ist,
Fig. 2 die Ansicht einer Schmalseite des Kühlmittelausgleichsbehälters der Fig. 1,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Kühlmittelausgleichsbehälter der Fig. 1 längs
der in Fig. 1 gekennzeichneten Ebene A-A und
Fig. 4 einen Schnitt durch den Kühlmittelausgleichsbehälter der Fig. 1 längs der in
Fig. 3 gekennzeichneten Ebene B-B.
[0012] Bei einem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs wird mit Hilfe
einer Pumpe Kühlmittel, das im Kühlmantel der Brennkraftmaschine erhitzt worden ist,
zur Abkühlung durch einen Wärmetauscher hindurch gepumpt. Zur Erhöhung der Funktionssicherheit
ist es bekannt, den Wärmetauscher und ggf. den Kühlmantel der Brennkraftmaschine parallel
zum Kühlkreislauf mit einem an die Pumpe angeschlossenen Kühlmittelausgleichsbehälter
zu verbinden. Dieser hat die Aufgabe, die aufgrund der Erhitzung des Kühlmittels auftretende
Volumenausdehnung desselben aufzufangen, was u. a. durch die Aufteilung des Kühlmittelausgleichsbehälters
in eine Auffüllkammer und eine Ausdehnungskammer erreicht wird. Außerdem hat der Kühlmittelausgleichsbehälter
die Aufgabe, die Abscheidung von eventuell durch Erhitzung entstandenen Gasblasen
aus dem Kühlmittel zu ermöglichen. Dies wird u. a. dadurch erreicht, daß die Umlaufgeschwindigkeit
des Kühlmittels über den Kühlmittelausgleichsbehälter wesentlich langsamer ist als
im eigentlichen Kühlkreislauf, so daß innerhalb des Kühlmittelausgleichsbehälters
die Abscheidung von Gasblasen aus dem Kühlmittel stattfinden kann.
[0013] In der Fig. 1 ist ein Kühlmittelausgleichsbehälter 90 dargestellt, der zum Einbau
in ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Die Einbaulage des Kühlmittelausgleichsbehälters
90 im Kraftfahrzeug entspricht der in der Fig. 1 gezeigten Lage. Der Kühlmittelausgleichsbehälter
90 besteht im wesentlichen aus einer Auffüllkammer 10 und einer Ausdehnungskammer
11, die über eine Verbindungsleitung 13 miteinander verbunden sind. In der Fig. 1
ist die Auffüllkammer 10 im rechten Bereich des Kühlmittelausgleichsbehälters 90
angeordnet, während sich die Ausdehnungskammer 11 im linken Bereich befindet. Die
Verbindungsleitung 13 ist in der Mitte des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 vorgesehen
und besitzt eine S-förmige Gestalt. Die in der Fig. 1 gezeigte Längsseite 71 des
Kühlmittelausgleichsbehälters 90 hat eine im wesentlichen länglich rechteckige Form.
Insgesamt ist der Kühlmittelausgleichsbehälter 90 im wesentlichen ein rechteckiger
Quader.
[0014] An der Oberseite 41 des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 ist angrenzend zur rechten
Stirnseite 40 desselben ein runder Einfüllstutzen 15 schräg abweisend angebracht,
der mit einem abnehmbaren Deckel 16 verschlossen ist. Unterhalb des Einfüllstutzens
15 sind an der Stirnseite 40 zwei runde Zulaufstutzen untereinander angeordnet. Auf
der Unterseite 42 des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 befindet sich schließlich
etwa in der Mitte des Bereichs der Auffüllkammer 10 ein runder Absaugstutzen 26.
Dieser wie auch die Zulaufstutzen 25 stehen senkrecht vom Kühlmittelausgleichsbehälter
90 ab und besitzen einen gleichbleibenden Durchmesser. Über den Einfüllstutzen 15
kann Kühlmittel in die Auffüllkammer 10 auf- oder nachgefüllt werden, über die Zulaufstutzen
25 wird der Auffüllkammer 10 Kühlmittel vom Wärmetauscher und/oder dem Kühlmantel
der Brennkraftmaschine zugeführt und über den Absaugstutzen 26 wird Kühlmittel von
der Pumpe aus der Auffüllkammer 10 abgesaugt.
[0015] Im Bereich der linken Stirnseite 43 des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 ist auf
der Oberseite 41 desselben ein runder Ventilstutzen 18 angebracht, der beispielsweise
mit einem drehbar zu öffnenden Deckel 19 verschlossen ist. Der Ventilstutzen 18 ist
mit der Ausdehnungskammer 11 verbunden, so daß bei einem vorbestimmbaren Druck in
der Ausdehnungskammer 11 ein in den Deckel 19 intregriertes Überdruckventil öffnet
und Kühlmittel so lange über eine mit dem Überdruckventil verbundene Überströmleitung
20 aus dem Kühlmittelausgleichsbehälter 90 austritt, bis das Überdruckventil aufgrund
einer Druckverringerung wieder schließt.
[0016] Die Verbindungsleitung 13 führt von einem oberen Bereich 35 der Auffüllkammer 10
zu einem unteren Bereich 36 der Ausdehnungskammer 11. Sie ist im wesentlichen senkrecht
in der Mitte des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 angeordnet und über einen Kanal
37 an den genannten oberen Bereich 35 und über einen Kanal 38 an den genannten unteren
Bereich 36 angeschlossen. Die Kanäle 37 und 38 verlaufen im wesentlichen horizontal,
wodurch sich die eingangs erwähnte S-Form der Verbindungsleitung 13 ergibt.
[0017] Damit auch bei einer vollständig mit Kühlmittel gefüllten Auffüllkammer eine Gasabscheidung
möglich ist, ist der Kanal 37 höher angeordnet als die Auffüllkammer 10. Dies wird
dadurch erreicht, daß die Außenwand 60 des Kanals 37 über die Außenseite 41 des Kühlmittelausgleichsbehälters
90 übersteht. Analog dazu ist auch die äußere Wand 61 des Kanals 38 über die Unterseite
42 des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 überstehend ausgebildet. Damit wird erreicht,
daß bei einer Abkühlung des Kühlmittels sämtliches Kühlmittel aus der Ausdehnungskammer
11 durch Unterdruck in die Auffüllkammer 10 zurückgezogen werden kann.
[0018] Wie schon erwähnt wurde, ist die Verbindungsleitung 13 senkrecht in der Mitte des
Kühlmittelausgleichsbehälters 90 angeordnet. Ihre linke Außenwand ist in der Fig.
1 mit der Bezugsziffer 51, ihre rechte Außenwand mit 52 gekennzeichnet. Parallel
zu diesen beiden Außenwänden 51 und 52 der Verbindungsleitung 13 sind zwei Wände 50
und 53 vorgesehen, wobei die Wand 50 die Ausdehnungskammer 11 auf ihrer rechten Seite
und die Wand 53 die Auffüllkammer 10 auf ihrer linken Seite begrenzt. Die Wände 50
und 51 sowie die Wände 52 und 53 sind jeweils miteinander verbunden. Dadurch schließen
die Wände 50 und 51 einen Prüfraumabschnitt 55 einer Prüfkammer 58 und die Wände
52 und 53 einen Prüfraumabschnitt 56 der Prüfkammer 58 ein. Der zur Auffüllkammer
10 benachbarte rechte Prüfraumabschnitt 56 besitzt an seinem an die Unterseite 42
des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 angrenzenden Ende eine Öffnung 66, über die
er mit dem Außenraum des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 verbunden ist. Analog dazu
weist der an die Ausdehnungskammer 11 angrenzende Prüfraumabschnitt 55 an seinem
an der Oberseite 41 des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 befindlichen oberen Ende
eine entsprechende Öffnung 65 auf.
[0019] Der in der Fig. 1 dargestellte Kühlmittelausgleichsbehälter 90 besteht aus zwei Gehäusehälften
45 und 46. Diese sind längs einer Trennfuge 30 zusammengefügt. Die Trennfuge 30 verläuft
dabei horizontal etwa in der Mitte des Kühlmittelausgleichsbehälters 90. Die Trennfuge
30 teilt die Auffüllkammer 10, die Ausdehnungskammer 11 und die Verbindungsleitung
13 jeweils in zwei Teile.
[0020] Im Bereich der Verbindungsleitung 13 und der Prüfraumabschnitte 55 und 56 ist die
Trennfuge 30 durch besondere Bezugsziffern gekennzeichnet. So ist die Trennfuge der
Wand 50 mit der Bezugsziffer 80, der Wand 51 mit der Bezugsziffer 81, der Wand 52
mit der Bezugsziffer 82 und der Wand 53 mit der Bezugsziffer 83 ausgezeichnet. Sämtliche
Trennfugen 30, 80, 81, 82 und 83 liegen dabei auf der schon erwähnten Teilungsebene.
[0021] Die Fig. 2 zeigt die Ansicht auf die linke Stirnseite 43 des Kühlmittelausgleichsbehälters
90 der Fig. 1. Diese Stirnseite 43 besitzt eine rechteckige Form und ist durch die
Oberseite 41, die Unterseite 42, die in der Fig. 1 sichtbare Längsseite 71 und die
Längsseite 70 begrenzt. Weiter ist in der Fig. 2 die Lage des Einfüllstutzens 15 im
Bereich der Längsseite 71, die Lage des Ventilstutzens 18 angrenzend an die Längsseite
70, die Lage der darunterliegenden Zulaufstutzen 25 und die mittige Lage des Absaugstutzens
26 erkennbar. Schließlich sind der Fig. 2 auch nochmals die Außenwände 60 und 61 der
Kanäle 37 und 38 zu entnehmen, die über die Oberseite 41 bzw. Unterseite 42 des Kühlmittelausgleichsbehälters
90 überstehen. Dabei erstrecken sich die Außenwände 60 und 61 nicht über die gesamte
Breite der Stirnseite 40, also nicht von der Längsseite 70 zur Längsseite 71 des Kühlmittelausgleichsbehälters
90, sondern nur über einen kleineren Bereich in der Mitte der Oberseite 41 bzw. Unterseite
42.
[0022] In der Fig. 3 sind nochmals die Wände 50, 51, 52 und 53 dargestellt, die die Prüfraumabschnitte
55 und 56 einschließen. Während die Wände 51 und 52 Außenwände der Verbindungsleitung
13 sind, erstrecken sich die Wände 50 und 53 über die gesamte Breite des Kühlmittelausgleichsbehälters
90, also von der Längsseite 70 zur Längsseite 71. Dadurch vereinigen sich die Prüfraumabschnitte
55 und 56 auf beiden Seiten der Verbindungsleitung 13 zu je einem Prüfraumabschnitt
57 der Prüfkammer 58. Zu diesem Zweck sind die Wände 50 und 53 im Bereich der Verbindungsleitung
13 bogenförmig ausgestaltet, so daß sie außerhalb der Verbindungsleitung 13 parallel
zueinander verlaufen. Begrenzt wird der Prüfraumabschnitt 57 auf der Längsseite 70
des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 durch eine Wand 62 und auf der Längsseite 71
durch eine Wand 63. An der Unterseite 42 des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 ist
der Prüfraumabschnitt 57 durch eine Wand 68 und an der Oberseite 41 durch eine Wand
69 begrenzt. Aufgrund der Blickrichtung auf die Schnittebene A-A der Fig. 1 ist in
der Fig. 3 die Öffnung 66 des Prüfraumabschnitts 56 zu erkennen, während sich die
Öffnung 65 des Prüfraumabschnitts 55 über der Zeichenebene der Fig. 3 befindet.
[0023] In der Fig. 4 ist der Prüfraumabschnitt 57 in einem Schnitt längs der Ebene B-B der
Fig. 3 dargestellt. Damit entspricht die Fig. 4 im Prinzip dem Teilschnitt der Fig.
1, wobei jedoch in der Fig. 1 der Teilschnitt längs einer die Verbindungsleitung
13 schneidenden Ebene durchgeführt worden ist. Der Fig. 4 sind nochmals die Wände
50 und 53, die den Prüfraumabschnitt 57 einschließen, zu entnehmen, sowie die beiden
Gehäusehälften 45 und 46, die im Bereich der Wände 50 und 53 die Trennfugen 80 und
83 bilden. Schließlich sind in der Fig. 4 noch Öffnungen 77 und 78 dargestellt, die
sich in der Wand 68 an der Unterseite 42 des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 und
in der Wand 69 der Oberseite 41 desselben befinden. Aufgrund der Blickrichtung auf
die Schnittebene B-B der Fig. 3 sind die Öffnungen 77 auch in der Fig. 3 zu erkennen.
[0024] Zur Überprüfung der Dichtigkeit des beschriebenen Kühlmittelausgleichsbehälters
90 wird ein Prüfmittel ggf. mit Überdruck in denselben eingefüllt. Ist eine der Außenwände
des Kühlmittelausgleichsbehälters undicht, so tritt an dieser Stelle das Prüfmittel
aus, wodurch die Undichtigkeit sofort erkennbar ist. Ist hingegen die Verbindungsleitung
13 oder eine der beiden Wände 50 und 53 der Ausdehnungskammer 11 und der Auffüllkammer
10 undicht, so tritt das Prüfmittel in wenigstens einen der Prüfraumabschnitte 55,
56 und 57 aus. Von dort gelangt es durch wenigstens eine der Öffnungen 65, 66, 77
oder 78 aus den genannten Prüfraumabschnitten hinaus und ist damit von außen feststellbar.
Damit ist die Undichtigkeit der Verbindungsleitung und/oder einer der Trennwände
des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 erkennbar. Beide Überprüfungen können in demselben
Arbeitsgang durchgeführt werden. Die Aufgabe eines Prüfers bei diesem Arbeitsgang
besteht darin, das Prüfmittel einzufüllen und zu überwachen, ob Prüfmittel an den
Außenwänden oder an den Öffnungen des Kühlmittelausgleichsbehälters 90 austritt.
1. Kühlmittelausgleichsbehälter, insbesondere für Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren,
mit wenigstens einer Auffüllkammer zur Aufnahme von Kühlmittel und wenigstens einer
mittels einer Trennwand von der Auffüllkammer abgetrennten Ausdehnungskammer, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trennwand zur Bildung eines überwachbaren Prüfraums doppelwandig
ausgebildet ist.
2. Kühlmittelausgleichsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Wände (50, 53) der Trennwand mittels Querwänden (62, 63, 68, 69) zu einer Prüfkammer
(58) gestaltet sind.
3. Kühlmittelausgleichsbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
eine Querwand (62, 63, 68 69) wenigstens eine nach außen führende Öffnung (65, 66,
77, 78) aufweist.
4. Kühlmittelausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den beiden Wänden (50, 53) der Trennwand eine Verbindungsleitung (13)
angeordnet, ist, die die Auffüllkammer (10) mit der Ausdehnungskammer (11) verbindet.
5. Kühlmittelausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlmittelausgleichs behälter (90) aus wenigstens zwei Gehäuseteilen (45,
46) besteht, die längs einer eine Teilungsebene bildenden Trennfuge (30) zusammengefügt
sind.
6. Kühlmittelausgleichsbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsebene
die Trennwand schneidet.