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(11) | EP 0 184 196 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Aus Kunststoff hergestellter Wasserkasten für einen Querstrom- Kühler für Brennkraftmaschinen Plastic water header tank for a cross-flow radiator for internal-combustion engines Boîte à eau en plastique pour un radiateur à courant transversal pour machines à combustion interne |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Aus Kunststoff hergestellter Wasserkasten für einen Querstrom-Kühler für Brennkraftmaschinen.
[0002] Die Erfindung betrifft einen aus Kunststoff hergestellten Wasserkasten für einen Querstrom- Kühler für Brennkraftmaschinen einer Bauart mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
[0003] Bei einem bekannten Wasserkasten dieser Bauart gemäß DE-A-3330710 erfordert die Entlüftungsleitung bei tieferliegender Einmündung in die Ausgleichskammer ein gesondertes Bauteil und deren Befestigung einen zusätzlichen Fertigungsaufwand. Auch die getrennte Entleerung des Wasserkastens und der Ausgleichskammer erfordert einen erheblichen Wartungsaufwand für das Abtrennen beider Leitungsanschlüsse oder gegebenenfalls einen zusätzlichen Bauaufwand für einen Ablaufverschluß.
[0004] Bei einem bekannten Kühler ähnlicher Bauart gemäß DE-A-3 341 390 verbindet die Entlüftungsleitung die Kammer mit einem Hochpunkt des Kühlers in dem der Einmündung der Vorlaufleitung von der Maschine in den Kühler gegenüberliegenden Wasserkasten. Die Kammer weist in ihrem Bodenbereich zum mit ihr einteiligen Wasserkasten eine offene Verbindung zu dessen Bereich auf, aus dem die Rücklaufleitung vom Kühler zur Maschine aus dem Wasserkasten ausmündet. Diese Ausbildung ist für einen Kühlkreis für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen mit einem Rücklauf-Mischthermostat wenig geeignet, weil dabei der Entlüftungs-Nebenstrom bis zum Öffnen des Kühlerkreises außer Funktion bleibt bzw. der Entlüftungs-Nebenstrom durch den Einbezug des Kühlers die Anwärmzeit der Maschine verlängert. Aus der DE-A-2 044 033 ist ferner ein Kühler ähnlicher Bauart bekannt, bei dem eine Entlüftungsleitung von einem Kühlerhochpunkt für eine tiefgelegene als hydraulische Sperre dienende U-Schleife mit einem Hochpunkt der Kammer verbunden ist und am tiefsten Punkt der Entlüftungsleitung ein Anschluß zu einem gemeinsamen Entleerungsventil für die Entlüftungsleitung, für die Kammer und über eine Verbindungsöffnung zur Kammer für den Wasserkasten angeordnet ist. Für eine fertigungsgerechte Ausbildung als Kunstsoffbauteile enthält diese Druckschrift keine Anregungen.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wasserkasten der Bauart nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 so weiterzubilden, daß bei geringen Herstellungskosten die Kombination mit einem Rücklauf-Mischthermostat ohne funktionelle Nachteile ermöglicht wird. Dabei soll die Anwärmzeit kurz sein, die einstückige Ausformung der verschiedenen Kühlerbauteile begünstigt werden und eine einfache Entleerung des Kühlkreises möglich sein. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruches 1 vor. Dadurch mündet für eine kurze Anwärmzeit der Entlüftungs-Nebenstrom im Wasserkasten auf kurzem Weg aus der Vorlaufleitung in die Entlüftungsleitung, ist die Entlüftungsleitung dem Wasserkasten und der Kammer bei deren Ausformung mit geringen Herstellungskosten unmittelbar mit angeformt und nimmt die untere Ausformöffnung der Entlüftungsleitung ein Entleerungsventil auf, das eine einfache gleichzeitige Entleerung des Kühlers und der Kammer sowie der Entlüftungsleitung selbst ermöglicht.
[0006] Nach den Merkmalen des Anspruches 2 wird eine günstige Ausformung der Einmündung der Entlüftungsleitung in die Kammer erreicht, so daß sich besondere Verschlußmaßnahmen für Ausformöffnungen erübrigen.
[0007] Die Merkmale des Anspruches 3 sehen eine Weiterbildung der Erfindung mit einer an die Entlüftungsleitung anschließenden Steuerleitung zu den Drucksteuerventilen im Befülldeckel ohne zusätzlichen Bauaufwand für gesonderte Teile vor. Beim Befüllen und dabei offener Mündung der Steuerleitung wirkt die Steuerleitung als zusätzliche Entlüftungsöffnung und beschleunigt dadurch das Befüllen, wenn die Einmündung der Entlüftungsleitung in die Kammer einen gedrosselten Querschnitt aufweist.
[0008] Die Merkmale des Anspruches 4 ermöglichen eine für die Kunststoffausformung besonders günstige Anordnung der Entlüftungs- und/oder Steuerleitungen, die Materialanhäufungen vermeidet. t' Die Merkmale des Anspruches 5 enthalten eine Weiterbildung des Anspruches 4, die die einstückige Verbindung von Wasserkasten und Kammer begünstigt.
[0009] Durch die Merkmale des Anspruches 6 wird eine Ausformung der Entlüftungs- und/oder Steuerleitungen sowie das einstückige Anformen des Füllstutzens an der Kammer zusätzlich begünstigt und die Ausbildung des Oberteiles der Kammer für die Überwachung des Kühlmittelniveaus aus durchsichtigem oder durchscheinendem Kunststoff gemäß Anspruch 7 ermöglicht, ohne die Ausbildung des Wasserkastens aus einem undurchsichtigen Material mit hoher Festigkeit und damit geringer Wandstärke und geringem Gewicht zu beeinträchtigen. Dabei begünstigt die unabhängige, etwa kreisförmige und dadurch verformungssichere Gestaltungsmöglichkeit des Querschnittes des Oberteiles der Kammer die Verwendung eines durchsichtigen oder durchscheinenden Kunststoffes mit geringerer Festigkeit bei dennoch geringer Wandstärke und geringem Gewicht.
[0010] Die Anordnung der Einmündung der Entlüftungsleitung nach den Merkmalen des Anspruches 8 begünstigt die Ausformung dieser Einmündung mittels eines in einem Formteil für die Kammer nahe der Trennebene vorgesehenen, quer zur Ausformrichtung beweglichen Formschiebers.
[0011] Die Merkmale des Anspruches 9 begünstigen die Ausformung sowohl des Anschlusses der Steuerleitung an die Entlüftungsleitung im Unterteil der Kammer als auch die Anordnung der Steuerleitung parallel zur Entlüftungsleitung im Bereich des Oberteils der Kammer.
[0012] Die Merkmale des Anspruches 10 beinhalten eine räumlich kompakte Anordnung der Kammer zum Wasserkasten mit geschützt dazwischen verlaufenden Entlüftungs- und Steuerleitungen.
[0013] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen :
Fig. 1 einen Kühlkreis für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Querstromkühler in schematischer Darstellung,
Fig. 2 einen Teilausschnitt der Darstellung nach Fig. 1 mit abgewandelter Ausbildung der einem Wasserkasten des Querstromkühlers angeformten Entlüftungskammer,
Fig. 3 eine Teil-Seitenansicht des Wasserkastens mit Vorrats-, Entlüftungs- und Ausgleichs- Kammer zum Querstromkühler nach Fig. 1,
Fig. 4 eine Draufsicht zur Fig. 3,
Fig. 5 eine weitere Seitenansicht gemäß Pfeil V in Fig. 3 ohne Oberteil der Kammer,
Fig. 6 den Oberteil der Kammer in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 3,
Fig. 7 einen Teilschnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 3 und
Fig. 8 einen Teilschnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 3.
[0014] Eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Querstromkühler 2 unmittelbar durch eine Vorlaufleitung 3 und über ein Thermostat 4 und eine Kühlmittelpumpe 5 durch eine Rücklaufleitung 6 verbunden. Eine Kurzschlußleitung 7 verbindet die Vorlaufleitung 3 unmittelbar mit dem Thermostat 4. Der Kühler 2 weist je einen Vorlauf- und Rücklauf-Kunststoff-Wasserkasten 8 und 8' auf. Nach den Figuren 1 und 3 bis 8 ist dem Vorlauf-Wasserkasten 8 ein Unterteil 9 einer Vorrats-, Entlüftungs- und Ausgleichs-Kammer 10 einstückig angeformt. Im Bereich einer Trennebene 11 ist ein Oberteil 12 der Kammer 10 am Unterteil 9 und damit am Wasserkasten 8 befestigt. Während der Wasserkasten 8 mit dem Unterteil 9 aus einem undurchsichtigen faserverstärkten Kunststoff besteht, kann das Oberteil 12 aufgrund seines druckfesten etwa kreisförmigen Querschnitts aus einem transparenten Kunststoff bestehen, so daß das Kühlmittel-Niveau 13 von außen stets beobachtet werden kann. Der Wasserkasten 8 und die Kammer 10 sind mit einer Entlüftungsleitung 14 verbunden, die aus einem Hochpunkt 8" des Wasserkastens 8 ausmündet und in einer Einmündung 15 in die Kammer 10 endet. Die Einmündung 15 weist einen gedrosselten Querschnitt auf und ist wahlweise von der Kammer ausgehend, von einer zum Wasserkasten 8 hin verschlossenen und in dessen Ausformrichtung liegenden Ausformöffnung 15' ausgehend oder in der Trennebene 11 zwischen den beiden beispielsweise durch Kleben oder Schweißen verbundenen Kammerteilen 9 und 12 ausgeformt. An die Entlüftungsleitung 14 schließt sich eine Steuerleitung 16 an, die durch den Einfüllstutzen 17 der Kammer 10 in einen Steuerraum des Befülldeckels 18 mündet. Letzterer enthält in üblicher Weise Drucksteuerventile, die über eine Ablaufleitung 19 eine Verbindung zur Atmosphäre bei Über- bzw. Unterschreiten vorbestimmter Höchst- und Niedrigstdruckwerte im Wasserkasten 8 bzw. in der Kammer 10 steuern. Die Entlüftungsleitung 14 und die Steuerleitung 16 sind über Rippen 20 dem Wasserkasten 8 sowie dem Unterteil 9 und dem Oberteil 12 der Kammer 10 einstückig angeformt. Die Rippen 20 sind dabei im Abstand von den Wandungen des Wasserkastens 8 und der Kammer 10 für die Leitungen rohrförmig verdickt. Dadurch werden Materialanhäufungen vermieden, die die Ausformung der Kunststoffteile nachteilig beeinflussen könnten.
[0015] Die Entlüftungsleitung 14 setzt sich nach unten bis zu einer Ausform- und Entleerungsöffnung 21 fort, die ein Mehrwege-Entleerungsventil 22 enthält und an die ein Entleerungsstutzen 23 zum Anschluß eines Entleerungsschlauches 24 angeformt ist. In das Entleerungsventil 22 mündet ferner je eine Entleerungsverbindung 25, 26 aus dem Wasserkasten 8 und aus der Kammer 10. Diese Entleerungsverbindungen 25 und 26 sind entweder durchgehend zum Wasserkasten 8 hin in dessen Ausformrichtung ausgeformt oder getrennt zum Wasserkasten bzw. zur Kammer 10 hin ausgeformt. Am Unterteil 9 der Kammer 10 schließt an einem angeformten Schlauchstutzen 27 eine Befüll- und Nebenstrom-Rücklaufleitung 28 zur Kühlmittelpumpe 5 an. Im Oberteil 12 der Kammer 10 ist ein elektrischer Schwimmerschalter 29 eingebaut, der ein zu starkes Absinken des Kühlmittel-Niveaus 13 über eine Kontrolleuchte anzeigt.
[0016] Die Entlüftungsleitung 14 enthält im Bereich der Trennebene 11 der Kammer 10 ein Verbindungsteil 14', an das in der Trennebene 11 zum Hauptteil der Entlüftungsleitung 14 seitlich versetzt die Steuerleitung 16 anschließt. Ein in dem Füllstutzen 17 mündender horizontaler Endabschnitt der Steuerleitung 16 ist durch eine äußere Öffnung 16' ausgeformt, die durch einen Stopfen verschlossen ist.
[0017] Wie insbesondere aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, sind die Entlüftungsleitung 14 und die Steuerleitung 16 geschützt und platzsparend in einem engen Abstand zwischen dem Wasserkasten 8 und der Kammer 10 angeordnet. Sie können anstelle langer dünner Formschieber, die als in Richtung ihrer Längsachse bewegliche Teile von Kunststoff-Ausformwerkzeugen üblich sind, mittels ein geformter Metallrohre ohne Formschräge fertigungsgünstig ausgebildet werden.
[0018] Die Ausbildung nach Fig. 2 enthält eine dem Wasserkasten 8 einteilig angeformte Kammer 10' mit geringerem Volumen und zum Einfüllstutzen 17' ausformbarer Ausbildung. Für den Kühlmittelvorrat ist an die Ablaufleitung 19 ein atmosphärischer Vorratsbehälter 19' angeschlossen, der zugleich als Wasservorlage zur völligen Entlüftung des Kühlkreises einschließlich der Kammer 10' wirkt.
[0019] Die Steuerleitung 16 zweigt bei dieser Ausbildung unmittelbar im Bereich des Hochpunktes 8" des Wasserkastens 8 von der Entlüftungsleitung 14 ab. Die Einmündung 15 der Steuerleitung 14 in die Kammer 10' zweigt vom Hauptteil der Entlüftungsleitung 14 unmittelbar ab und ist zum Wasserkasten 8 hin über eine Ausformöffnung 15' ausgeformt, die durch einen Stopfen verschlossen ist. Der Wasserkasten 8 und die Kammer 10' sind durch eine Rippe 20' einstückig verbunden, die etwa mittig zwischen Wasserkasten und Kammer in einer rohrförmigen Verdickung die Entlüftungsleitung 14 enthält.
[0020] Beide erfindungsgemäßen Ausbildungen eines Querstrom-Kühlers ermöglichen aufgrund der Merkmale nach den Patentansprüchen eine rationelle Fertigung mit wenigen günstig ausformbaren Kunststoffteilen unter Gewährleistung einer vorteilhaften Kühlsystem-Funktion bezüglich Befüllen, Entleeren, Entlüften und Vorlauf-Überdrucksteuerung, insbesondere bei getrenntem Rücklauf-Anschluß einer an einem Vorlauf-Wasserkasten angeordneten Ausgleichs-Kammer.
der eine angefdrmte Ausgleichskammer (10) mit einem Einfüllstutzen (17) und mit einem Drucksteuerventile enthaltenden Befülldeckel (18) aufweist,
mit einer Entlüftungsleitung (14), die einen Hochpunkt (8") des einen Vorlauf-Anschluß (3) aufweisenden Wasserkastens (8) und eine tiefer liegende Einmündung (15) in die Ausgleichskammer (10) verbindet, sowie
mit einem im Bodenbereich der Ausgleichskammer (10) angeformten Anschluß (27) für
eine von der Kühlerrücklaufleitung (6) getrennte Nebenstrom-Rücklaufleitung (28) zur
Saugseite einer Kühlmittelpumpe (5),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entlüftungsleitung (14) einstückig angeformt und vom etwa vertikal verlaufenden Hauptteil bis zu einer unteren Ausform- und Entleerungsöffnung (21) verlängert ist, in deren Bereich je eine angeformte Entleerungsverbindung (25 und 26) aus dem Wasserkasten (8) und aus der Ausgleichskammer (10) münden, und
daß die Ausform- und Entleerungsöffnung (21) ein Entleerungsventil (22) enthält, das die Entlüftungsleitung (14) und die Entleerungsverbindungen (25 und 26) sowie einen Entleerungsauslaß (Entleerungsstutzen 23) in Offen-Stellung miteinander verbindet bzw. in Schließ-Stellung gegeneinander abdichtet.
comprising an adjacently-arranged compensating chamber (10) with a filler pipe (17) and a filler cap (18) containing pressure-control valves,
with a breather pipe (14) which connects a high point (8") of the water tank (8) to a lower entry (15) into the compensating chamber (10), the tank being provided with a feed connection (3),
with a connection (27) formed on the compensating chamber (10) in the bottom region
thereof for a secondary return flow conduit (28), separate from the radiator return
conduit (6), to the suction side of a coolant pump (5),
characterised in that
the breather pipe (14) is made in one piece and has a generally vertically extending main part which leads into a lower outlet and emptying opening (21) in the region of which integrally- formed emptying connections (25 and 26) open respectively out of the water tank (8) and the compensating chamber (10), and
that the outlet and emptying opening (21) contains an emptying valve (22) which connects the breather pipe (14) and the emptying connections (25 and 26), as well as an emptying outlet (emptying pipe 23), with one another in the open position and seals them from one another in the closed position.
caisse à eau comportant une chambre de compensation (10) moulée sur elle avec une tubulure de remplissage (17) et avec un couvercle de remplissage (18) contenant des soupapes de commande de la pression,
avec une canalisation de purge (14) qui relie un point haut (8") d'une caisse à eau (8) comportant un raccordement d'entrée (3), et un débouché (15) placé dans le fond de la chambre de compensation (10),
avec un raccordement (27), venu de moulage dans la zone du fond de la chambre de compensation (10), pour une canalisation de retour (28) du courant dérivé, distincte de la canalisation de retour (6) du radiateur, vers le côté aspiration d'une pompe d'agent de refroidissement (5), caisse à eau caractérisée en ce que :
la canalisation de purge (14) est moulée d'une seule pièce et est prolongée à partir d'une partie principale à peu près verticale, jusqu'à un orifice inférieur de démoulage et de vidange (21), dans le voisinage duquel débouchent, respectivement,
des liaisons de vidange (25 et 26) en provenance de la caisse à eau (8) et de la chambre de compensation (10),
l'orifice de démoulage et de vidange (21) comprend une vanne de vidange (22) qui relie entre elles, dans sa position d'ouverture, la canalisation de purge (14) et les liaisons de vidange (25 et 26) ainsi qu'une sortie de vidange (tubulure de vidange 23), et qui, dans sa position de fermeture, les étanche les unes par rapport aux autres.