AUSGLEICHSBEHÄLTER UND HESTELLUNGSVERFAHREN DIESES AUSGLEICHSBEHÄLTERS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Ausgleichsbehälter für ein Kühlsystem eines, insbesondere landwirtschaftlichen, Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Kühlsysteme für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen weisen üblicherweise einen an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossenen Ausgleichsbehälter für ein Kühlmittel auf. Es ist bekannt, Ausgleichsbehälter als Mehrkammer-Ausgleichsbehälter auszubilden, wobei eine Kammer als Kühlmittelreservoir für den Kühlmittelkreislauf und eine weitere der Aufnahme des expandierenden Kühlmittels dienen kann. Die Kammern können dabei übereinander angeordnet sein. Das Kühlsystem eines Verbrennungsmotors wird auf den jeweiligen Verbrennungsmotor abgestimmt, wobei üblicherweise auch der Ausgleichsbehälter angepasst wird, so dass für unterschiedliche Verbrennungsmotoren unterschiedliche Ausgleichsbehälter vorzusehen sind, was einen erhöhten Konstruktionsaufwand und erhöhte Herstellungskosten erfordert.

[0003] Aus der DE 198 38 220 A1 ist ein Ausdehnungsgefäß welches einen Grundkörper in Form eines durch Extrudieren hergestellten Profilelementes aufweist, welcher an seinen beiden Enden mit zwei anderen Bauteilen zusammengefügt wird, wobei der Grundkörper einen Teil der Außenwände des Ausdehungsgefäßes bildet. Der Innenraum des Profilelementes wird durch einzubringende Scheiben unterteilt, die im Inneren des Profilelementes angeordnet werden. Die Anordnung der Scheiben innerhalb des Profilelementes bestimmt die Anordnung der Kammern.

[0004] Aus der US 2007/0235458 A1 ist ein Flüssigkeitsreservoir mit modularem Aufbau bekannt.

[0005] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung einen Ausgleichsbehälter für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen, der einen verringerten Konstruktionsaufwand und eine kostengünstigere Herstellung ermöglicht. Zudem soll ein Verfahren zur Herstellung eines Ausgleichsbehälters für ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem bereitgestellt werden, das ein kostengünstigere Herstellung des Ausgleichsbehälters ermöglicht.

[0006] Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0007] Der Ausgleichsbehälter für ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor, beispielsweise einen Dieselmotor, eines, insbesondere landwirtschaftlichen, Kraftfahrzeuges, beispielsweise einer selbstfahrenden Erntemaschine oder eines Traktors, ist in Form eines Zwei-Kammer-Ausgleichsbehälters ausgebildet.

[0008] Der Anschlussstutzen kann mit einer Kühlmittelpumpe des Kühlsystems verbunden sein. Der mindestens eine Entlüftungsstutzen kann beispielsweise fluiddurchlässig mit einem Bauteil des Kühlsystems, beispielsweise einem Wärmetauscher oder dem Verbrennungsmotor, verbunden sein, wobei der Entlüftungsstutzen jeweils fluiddurchlässig mit dem höchsten Punkt des Kühlsystems in dem jeweiligen Bauteil verbunden sein kann, wodurch eine Entlüftung des Bauteils, beispielsweise des Wärmetauschers oder Verbrennungsmotors, und ein Überlauf für ein expandierendes Kühlmittel in den Ausgleichsbehälter ausgebildet werden kann. Der mindestens eine Entlüftungsstutzen kann in einem oberen Bereich der Kühlmittelkammer einmünden. Mehrere Entlüftungsstutzen können an paarweise und/oder einzeln an gegenüberliegenden Seitenwänden und/oder randseitig in der Oberseite an dem Ausgleichsbehälter angeordnet sein. Der Entlüftungsstutzen können in die Kühlmittelkammer hineinragen und innerhalb der Kühlmittelkammer nach unten gebogen und/oder gekröpft ausgebildet sein.

[0009] Die Kühlmittelkammer kann als Reservoir für das Kühlmittel dienen. Die Kühlmittelkammer ist über eine Überströmleituna. welche einen runden Querschnitt aufweisen kann, fluiddurchlässig mit einer Expansionskammer zur Aufnahme eines expandierenden Kühlmittels verbunden. Die Überströmleitung weist ein erstes und ein zweites Ende zur Verbindung eines oberen Bereiches der Kühlmittelkammer mit einem unteren Bereich der Expansionskammer auf. Bei einer Expansion des Kühlmittels kann bei zunehmendem Volumen des Kühlmittels und mit steigendem Druck die Kühlmittelkammer vollständig gefüllt sein, wobei bei einer weiteren Zunahme des Volumens und Druckes Kühlmittel von der Kühlmittelkammer durch die Überströmleitung in die Expansionskammer strömen kann. Bei einer Reduzierung des Volumens und des Druckes des Kühlmittels kann Kühlmittel aus der Expansionskammer in die Kühlmittelkammer zurückströmen, beispielsweise durch einen Unterdruck in der Kühlmittelkammer.

[0010] In einer Einbaulage des Ausgleichsbehälters kann eine Oberseite des Ausgleichsbehälters im Wesentlichen waagerecht angeordnet sein. Die Expansionskammer kann in der Einbaulage des Ausgleichsbehälters unterhalb der Kühlmittelkammer angeordnet sein. Die Kühlmittelkammer und die Expansionskammer sind durch eine Trennwand fluiddicht voneinander getrennt. Der Ausgleichskörper weist einen durch mindestens zwei Abdeckelemente fluiddicht verschlossenen Grundkörper. Der Grundkörper kann eine Oberseite, Seitenwände und einen Boden aufweisen. Die Oberseite des Grundkörpers kann der Oberseite des Ausgleichsbehälters entsprechen. Der Grundkörper kann in Form eines Abschnittes eines sich entlang einer Längsachse erstreckenden extrudierten Profils ausgebildet sein. Das extrudierte Profil kann eine Längsachse aufweisen, entlang derer sich das Profil erstreckt. Das extrudierte Profil kann beispielsweise ein Strangpressprofil sein. Durch Ablängen oder Heraustrennen eines Abschnittes aus dem Profil, beispielsweise durch Trennen des Profils im Wesentlichen quer zu seiner Längsachse, kann der Grundkörper in einer gewünschten Länge generiert werden. Eine Länge des Profils, des Abschnittes des Profils und des Grundkörpers ist entlang der Längsachse bestimmbar. Der Grundkörper kann in seiner Längsrichtung, entlang der Längsachse des Profils, von der Vorderseite zur Rückseite fluiddurchlässig als offenes Profil ausgebildet sein.

[0011] Die Anordnung der Kühlmittelkammer, der Expansionskammer und der Trennwand ist durch die Ausgestaltung des Querschnittes des Profils vorgegeben. Die Trennwand ist einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet. Durch parallele Trennschnitte, beispielsweise horizontal rechtwinklig und vertikal senkrecht oder geneigt zu der Längsachse, kann beispielsweise ein Grundkörper für einen Ausgleichsbehälter generiert werden, dessen Kühlmittelkammer und Expansionskammer im Wesentlichen gleichgroße Volumina aufweisen. Durch in horizontaler und/oder vertikaler Richtung unparallele Trennschnitte kann ein Grundkörper für einen Ausgleichsbehälter generiert werden, dessen Kühlmittelkammer und Expansionskammer unterschiedliche Volumina aufweisen. Die mindestens zwei Abdeckelemente können in einem montierten Zustand an der Vorderseite und der Rückseite des Grundkörpers angeordnet sein und diese fluiddicht verschließen. An der Vorder- und/oder Rückseite des Grundkörpers können mehrere Abdeckelemente in gleicher oder unterschiedlicher Anzahl angeordnet sein. Die Abdeckelemente können stirnseitig stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden sein und/oder innerhalb des Grundkörpers angeordnet und mit einer Innenseite des Grundkörpers stoffschlüssig verbunden sein. Die Abdeckelemente können eine im Wesentlichen ebene oder zumindest teilweise gewölbte Form aufweisen. Durch ein zumindest teilweise gewölbtes Abdeckelement kann das Volumen der Kühlmittelkammer und/oder der Expansionskammer gegenüber einem ebenen Abdeckelement vergrößert oder verkleinert werden.

[0012] Die Ausbildung des Grundkörpers in Form eines Abschnittes eines extrudierten Profils hat den Vorteil, dass die Volumina der Kühlmittelkammer und der Expansionskammer durch eine entsprechende Bestimmung der Länge des Grundkörpers an ein neues Kühlsystem angepasst werden können, wobei die Abdeckelemente unverändert bleiben können. Dadurch kann der Konstruktionsaufwand bei einer Anpassung eines Ausgleichsbehälters an ein neues Kühlsystem eines Verbrennungsmotors verringert werden. Das Ändern der Volumina des Ausgleichbehälters durch eine Änderung der Länge des Grundkörpers und durch Abtrennen eines entsprechenden Abschnittes des Profils kann, insbesondere bei unveränderten Abdeckelementen, eine kostengünstigere Herstellung ermöglichen.

[0013] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Trennwand in einer Einbaulage schräg unter einem Winkel von 10 Grad bis 30 Grad, vorzugsweise von 20 Grad, zur Waagerechten angeordnet ist. In der Einbaulage des Ausgleichsbehälters kann die Oberseite des Ausgleichsbehälters und/oder des Grundkörpers im Wesentlichen waagerecht angeordnet sein. Die Trennwand kann einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet sein. Der Winkel in dem die Trennwand in Einbaulage bezogen auf die Waagerechte und/oder die Oberseite des Ausgleichsbehälters angeordnet sein kann, beträgt im Wesentlichen von 10 Grad bis 30 Grad, vorzugsweise 20 Grad. Durch die schräg in dem Ausgleichsbehälter angeordnete Trennwand kann in einem unteren Bereich der Kühlmittelkammer zwischen Trennwand und einer Seitenwand ein erster Kühlmittelsumpf ausgebildet sein, der den niedrigsten Bereich der Kühlmittelkammer bilden kann. Der Anschlussstutzen kann derart in der Seitenwand des Ausgleichsbehälters angeordnet sein, dass der Anschlussstutzen den ersten Kühlmittelsumpf fluiddurchlässig mit der Kühlmittelpumpe des Kühlsystems verbinden kann, wodurch eine Kühlmittelversorgung der Kühlmittelpumpe auch bei einem geringen Kühlmittelstand in der Kühlmittelkammer ermöglicht werden kann. Die Seitenwand kann im unteren Bereich der Kühlmittelkammer, insbesondere oberhalb des Anschlussstutzens, nach innen ausgebildet sein, beispielsweise unter einem Winkel von im Wesentlichen 20 Grad zur Waagerechten. Dies hat den Vorteil, dass der Anschlussstutzen nicht über die äußeren Abmessungen des Ausgleichsbehälters hinausragt. Zudem kann der erste Kühlmittelsumpf durch eine nach innen verlaufende Seitenwand in waagerechter Richtung weiter nach innen und in vertikaler Richtung höher in dem Ausgleichsbehälter ausgebildet werden, als ohne eine nach innen verlaufende Seitenwand. Dadurch kann die geodätische Höhendifferenz zwischen dem Eintrittsquerschnitt der Kühlmittelpumpe und dem Bezugsniveau an dem ersten Kühlmittelsumpf vergrößert werden. Durch die schräge Anordnung der Trennwand kann die Nutzbarkeit einer Restmenge an Kühlmittel in der Kühlmittelkammer, insbesondere bei einer Schräglage des Kraftfahrzeuges und des Ausgleichsbehälters, verbessert werden.

[0014] Besonders bevorzugt weist ein Boden des Grundkörpers einen ersten und einen zweiten Bodenbereich auf, wobei der erste und der zweite Bodenbereich V-förmig angeordnet sind. Der Boden des Grundkörpers ist der Oberseite des Ausgleichsbehälters oder Grundkörpers gegenüberliegend an einer Unterseite des Ausgleichsbehälters und/oder Grundkörpers angeordnet. Der Boden des Grundkörpers kann dem Boden des Ausgleichsbehälters entsprechen. Der Boden kann die Unterseite der Expansionskammer bilden. Der Boden weist einen ersten und einen zweiten Bodenbereich auf, die im Wesentlichen gleichgroß oder unterschiedlich groß ausgebildet sein können. Der erste oder der zweite Bodenbereich kann im Wesentlichen parallel zu der Trennwand angeordnet sein. Der erste und der zweite Bodenbereich können V-förmig aneinander angeordnet sein, wobei der zwischen dem ersten und dem zweiten Bodenbereich eingeschlossene Winkel von 130 Grad bis 150 Grad, vorzugsweise 140 Grad, betragen kann. Durch die V-förmige Anordnung des ersten und des zweiten Bodenbereiches kann ein zweiter Kühlmittelsumpf in der Expansionskammer ausgebildet werden, wobei der zweite Kühlmittelsumpf im Wesentlichen den niedrigsten Bereich der Expansionskammer bildet. Das zweite Ende der Überströmleitung kann in dem Bereich des zweiten Kühlmittelsumpfes angeordnet sein, wobei der zweite Kühlmittelsumpf fluiddurchlässig über das zweite Ende der Überströmleitung mit der Kühlmittelkammer verbunden sein kann.

[0015] Weiterhin ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Profil mindestens eine der Kühlmittelkammer und/oder der Expansionskammer zugeordnete Schwallwand aufweist. Die mindestens eine der Kühlmittelkammer und/oder Expansionskammer zugeordnete Schwallwand kann einstückig mit dem, insbesondere extrudierten, Profil ausgebildet sein. Mehrere Schwallwände können einander gegenüberliegend an der Trennwand in der Kühlmittelkammer und Expansionskammer angeordnet sein, und beispielsweise einstückig mit der aus dem Profil gebildeten Grundkörper und der Trennwand ausgebildet sein. Die Schwallwand innerhalb der Kühlmittelkammer und/oder der Expansionskammer kann mindestens eine fluiddurchlässige Öffnung aufweisen. Dadurch, dass die Schwallwand einstückig mit dem, insbesondere extrudierten, Profil ausgebildet ist, kann die Schwallwand einstückig mit dem Grundkörper und dem Ausgleichbehälter ausgebildet sein. Durch die Schwallwand kann eine Bewegung des Kühlmittels innerhalb der Kühlmittelkammer und/oder Expansionskammer gedämpft werden. Zudem kann besonders durch eine paarweise gegenüberliegende Anordnung von Schwallwänden an der Trennwand eine Erhöhung der Steifigkeit des Ausgleichsbehälters ermöglicht werden.

[0016] Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kühlmittelkammer und/oder die Expansionskammer mindestens eine Verschlusseinheit aufweist. Die Verschlusseinheit kann eine Öffnung in der Kühlmittelkammer und/oder der Expansionskammer und einen Verschluss zum fluiddichten Verschließen der Öffnung umfassen. Die Verschlusseinheit kann einen an der Öffnung angeordneten Kragen umfassen, wobei der Verschluss außenseitig, beabstandet zu einer Oberfläche des Ausgleichsbehälters an dem der Kragen angeordnet sein kann, fluiddicht anordbar ist. Der Verschluss kann oberflächenbündig an dem Ausgleichsbehälter angeordnet sein, wobei die Verschlusseinheit beispielsweise in einer Mulde des Ausgleichskörpers angeordnet sein kann. Die Kühlmittelkammer und/oder die Expansionskammer können jeweils mindestens eine Verschlusseinheit aufweisen. Die Verschlusseinheit kann in einem oberen Bereich, beispielsweise an der Oberseite, der Kühlmittelkammer angeordnet sein. Die Verschlusseinheit kann in einem oberen Bereich, beispielsweise einer Seitenwand, der Expansionskammer angeordnet sein. Durch die Verschlusseinheit kann ein Zugang zu der Kühlmittelkammer und/oder der Expansionskammer ermöglicht werden, wodurch beispielsweise ein Befüllen der Kühlmittelkammer mit einem Kühlmittel ermöglicht werden kann.

[0017] Besonders bevorzugt weist die Verschlusseinheit ein Überdruckventil und/oder ein Unterdruckventil auf. Das Überdruckventil und/oder Unterdruckventil kann in dem Verschluss und/oder Kragen der Verschlusseinheit angeordnet sein. Das Überdruckventil kann bei einem Druckanstieg im Kühlsystem, beispielsweise durch eine temperaturbedingte Expansion des Kühlmittels, den Überdruck in dem Kühlsystem auf einen voreinstellbaren Wert abbauen. Bei einem Absinken des Druckes im Kühlsystem kann über das Unterdruckventil ein Unterdruck in dem Kühlsystem auf einen voreinstellbaren Wert begrenzt werden.

[0018] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Überströmleitung zumindest teilweise außerhalb des Ausgleichsbehälters angeordnet, wobei die Überströmleitung ein erstes Ende und ein zweites Ende zur Verbindung eines oberen Bereiches der Kühlmittelkammer mit einem unteren Bereich der Expansionskammer aufweist. Die Überströmleitung kann teilweise innerhalb und außerhalb des Ausgleichsbehälters angeordnet sein. Die außerhalb des Kühlmittelbehälters angeordnete Überströmleitung kann kontaktfrei und/oder beabstandet zu dem Ausgleichsbehälter angeordnet sein. Das erste Ende der Überströmleitung kann an, insbesondere dem Kragen, der ersten Verschlusseinheit fluiddurchlässig angeordnet sein und außerhalb des Ausgleichsbehälters bis zu einer fluiddurchlässigen Verbindung mit der Expansionskammer geführt sein. Die Überströmleitung kann teilweise innerhalb der Expansionskammer angeordnet sein. Das zweite Ende der Überströmleitung kann innerhalb der Expansionskammer in dem Bereich des zweiten Kühlmittelsumpfes angeordnet sein.

[0019] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Schauglas und/oder ein Schwimmschalter vorgesehen. Das Schauglas kann in einer Seitenwand, beispielsweise oberhalb des Anschlussstutzens, an der Kühlmittelkammer angeordnet sein. Der Schwimmschalter kann in einem Abdeckelement an der Kühlmittelkammer angeordnet sein.

[0020] In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind das extrudierte Profil und/oder die Abdeckelemente aus Aluminium oder Kunststoff hergestellt. Das Profil aus Aluminium, von dem ein Abschnitt als Grundkörper des Ausgleichbehälters dienen kann, kann in Form eines extrudierten, beispielsweise stranggepressten, Aluminiumprofils ausgebildet sein. Ein extrudiertes Profil kann durch ein dem Druckumformen zuordbares Umformverfahren, beispielsweise Extrudieren oder Strangpressen, hergestellt sein. Die Abdeckelemente können beispielsweise in Form von Aluminiumplatten ausgebildet sein. Der in Form eines Abschnittes des Aluminiumprofiles ausgebildete Grundkörper, insbesondere mit einer einstückig ausgebildeten Trennwand, kann an der Vorderseite und/oder Rückseite durch ein oder mehrere Abdeckelemente aus Aluminium fluiddicht verschlossen werden. Die Abdeckelemente aus Aluminium können stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben oder Schweißen, mit dem aus dem Aluminiumprofil erzeugten Grundkörper aus Aluminium verbunden werden. Aufgrund der Wärmeleitfähigkeit von Aluminium kann ein Ausgleichsbehälter aus Aluminium Wärmeenergie des Kühlmittel an die Umgebung abgeben. Das Profil aus Kunststoff, von dem ein Abschnitt als Grundkörper des Ausgleichbehälters dienen kann, kann in Form eines extrudierten Kunststoffprofils ausgebildet sein. Die Abdeckelemente können beispielsweise in Form von Kunststoffplatten ausgebildet sein. Der Kunststoff kann ein faserverstärkter Kunststoff sein. Die Abdeckelemente aus Kunststoff können stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben und/oder Kunststoffschweißen, beispielsweise Ultraschallschweißen, mit dem aus dem Kunststoffprofil erzeugten Grundkörper aus Kunststoff verbunden werden. Durch einen Ausgleichsbehälter aus Kunststoff können das Gewicht des Ausgleichsbehälters reduziert und die Herstellungskosten vermindert werden.

[0021] Die Erfindung betrifft ferner ein landwirtschaftliches Kraftfahrzeug mit mindestens einem wie zuvor beschriebenen aus- und weitergebildeten Ausgleichsbehälter. Durch den erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter können der Konstruktionsaufwand bei einer Anpassung eines Ausgleichsbehälters an ein neues Kühlsystem eines Verbrennungsmotors verringert und die Herstellungskosten gesenkt werden.

[0022] Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines wie zuvor beschriebenen aus- und weitergebildeten, Ausgleichsbehälters für ein, insbesondere landwirtschaftliches, Kraftfahrzeug umfassend die Herstellungsschritte des Anspruchs 10.

[0023] Das Profil ist ein extrudiertes Profil, beispielsweise ein Aluminiumprofil oder ein Kunststoffprofil. An dem Grundkörper erfolgt die Montage, mit oder ohne verbundenen Abdeckelementen, von mindestens einer Verschlusseinheit, beispielsweise für die Kühlmittelkammer und/oder die Expansionskammer. Die Montage der Verschlusseinheit kann das Anbringen der Öffnung, das Anbringen oder Ausbilden eines Kragens, und/oder das Montieren eines Verschlusses umfassen.

[0024] Ein erstes Ende der Überströmleitung kann beispielsweise mit einer Verschlusseinheit der Kühlmittelkammer und ein zweites Ende der Überströmleitung mit einem zweiten Kühlmittelsumpf in der Expansionskammer verbunden werden. Die Überströmleitung kann zumindest teilweise außerhalb des Ausgleichsbehälters und/oder des Grundkörpers montiert werden. In dem Grundkörper kann mindestens eine Schwallwand montiert werden. In einstückig mit dem Grundkörper ausgebildete Schwallwände kann mindestens eine fluiddurchlässige Öffnung für das Kühlmittel eingebracht werden. Eine Montage der Stutzen kann die Montage mindestens eines Auslassstutzens und/oder eines Entlüftungsstutzens, insbesondere an der Kühlmittelkammer, mit dem Ausbilden entsprechender Öffnungen in dem Grundkörper umfassen. Das fluiddichte Verbinden der Abdeckelemente mit dem Grundkörper kann durch stoffschlüssiges Fügen erfolgen. Das stoffschlüssige Fügen kann, je nach Werkstoff, durch Kleben, Schweißen oder Kunststoffschweißen, beispielsweise Ultraschallschweißen, erfolgen. Die Anpassung des Ausgleichsbehälters an ein neues Kühlsystem durch die Anpassung der Länge des Abschnitts des Profils, das als Grundkörper des Ausgleichsbehälters dient, kann zusammen mit einheitlichen Abdeckelementen ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung des Ausgleichbehälters bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt umfasst das Verfahren weiter den Schritt Ablängen des extrudierten Profils. Das Profil kann in einer den gewünschten Volumina der Kühlmittelkammer und der Expansionskammer entsprechenden Länge abgetrennt werden, beispielsweise durch Trennen des Profils im Wesentlichen quer zu seiner Längsachse, wodurch ein Abschnitt des Profils als Grundkörper bereitgestellt werden kann. Der Abschnitt des Profils, der als Grundkörper bereitgestellt werden soll, kann in zwei im Wesentlichen parallelen Trennschnitten aus dem Profil getrennt werden. Dadurch kann die Vorderseite und die Rückseite des Grundkörpers im Wesentlichen parallel angeordnet sein, wodurch die Kühlmittelkammer und die Expansionskammer, abhängig von dem Profilquerschnitt, im Wesentlichen gleich große Volumina aufweisen können. Durch in horizontaler und/oder vertikaler Richtung unparallele Trennschnitte kann ein Grundkörper für einen Ausgleichsbehälter generiert werden, dessen Kühlmittelkammer und Expansionskammer unterschiedlich große Volumina aufweisen.

[0025] Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

[0026] Es zeigen:

Fig. 1:

eine geschnittene, perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälters;

Fig. 2:

eine Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Ausgleichsbehälters mit Abdeckelementen;

Fig. 3 A-C:

eine Darstellung des Kühlmittelflusses bei einem Betriebsdruck, einem Überdruck und einem Unterdruck in dem Kühlsystem;

Fig. 4:

eine Darstellung eines teilgefüllten und geneigten Ausgleichsbehälters; und

Fig. 5 A-B:

eine Darstellung eines extrudierten Profils.

[0027] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Ausgleichsbehälter 10 für ein Kühlsystem eines, insbesondere landwirtschaftlichen, Kraftfahrzeuges dargestellt. Das Kühlsystem dient insbesondere zur Kühlung eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges. Landwirtschaftliche Kraftfahrzeuge können beispielsweise selbstfahrende Erntemaschinen oder Traktoren sein. Der Ausgleichsbehälter 10 weist eine Kühlmittelkammer 12 zur Aufnahme eines Kühlmittels des Kühlsystems auf. Die Kühlmittelkammer 12 ist über einen Anschlussstutzen 14 und Entlüftungsstutzen 16 fluiddurchlässig mit dem Kühlsystem verbindbar. Die Kühlmittelkammer 12 ist oberhalb einer Expansionskammer 18 angeordnet, wobei die Kühlmittelkammer 12 und die Expansionskammer 18 durch eine Trennwand 20 fluiddicht voneinander getrennt sind. Die Trennwand 20 ist in einer Einbaulage des Ausgleichbehälters 10 schräg, unter einem Winkel von ungefähr 20 Grad zur Waagerechten, angeordnet. Eine Überströmleitung 22, welche teilweise außerhalb des und beabstandet zu dem Ausgleichsbehälters 10 angeordnet ist, weist ein erstes Ende 24 und ein zweites Ende 26 zur Verbindung eines oberen Bereiches der Kühlmittelkammer 12 mit einem unteren Bereich der Expansionskammer 18 auf.

[0028] Der Ausgleichsbehälter 10 weist einen Grundkörper 28 auf, welcher in Form eines Abschnittes eines extrudierten, Profils (nicht dargestellt) mit einer Längsachse (nicht dargestellt) ausgebildet ist. Der Grundkörper 28 ist rahmenförmig, offen ausgebildet und weist, eine Oberseite 30 mit einem Boden 32 verbindende, Seitenwände 34 auf. Der rahmenförmig, offen ausgebildete Grundkörper 28 hat eine Vorderseite und eine Rückseite, die jeweils durch mindestens ein Abdeckelement 36 verschließbar sind. Die Vorderseite und/oder Rückseite des Grundkörpers 28 kann jeweils durch mehrere Abdeckelemente 36, welche jeweils einen Teilbereich der Vorderseite oder Rückseite abdecken, verschlossen sein. Die Abdeckelemente 36 und der Grundkörper 28 sind durch stoffschlüssiges Fügen, wie Kleben, Schweißen oder Kunststoffschweißen, beispielsweise Ultraschallschweißen, miteinander fluiddicht verbindbar.

[0029] Die Trennwand 20 kann einstückig mit dem aus einem extrudierten, Profil abgetrennten Grundkörper 28 ausgebildet sein. Innerhalb der Kühlmittelkammer 12 und der Expansionskammer 18 können paarweise und einander an der Trennwand 20 gegenüberliegend angeordnete Schwallwände 38 angeordnet sein. Die Schwallwände 38 können in einem montierten Zustand der Abdeckelemente 36 diese zumindest teilweise durchdringen, wodurch werkstoffabhängig, beispielsweise Aluminium, eine fertigungstechnisch günstigere Verbindung zwischen Schwallwand 38 und Abdeckelement 36 ermöglicht werden kann. Durch die schräg ausgebildete Trennwand 20 und eine nach innen gewölbt ausgebildete Seitenwand 34 kann benachbart zu dem Anschlussstutzen 14 in der Kühlmittelkammer 12 eine erste Kühlmittelsenke 40 ausgebildet sein. Der Boden 32 weist einen ersten Bodenbereich 42 und einen zweiten Bodenbereich 44 auf, die V-förmig aneinander angeordnet sind. Der erste und der zweite Bodenbereich 42,44 schließen einen Winkel von ungefähr 140 Grad ein, wodurch in dem unteren Bereich der Expansionskammer 18 ein zweiter Kühlmittelsumpf 46 ausgebildet wird. Der zweite Bodenbereich 44 ist im Wesentlichen parallel zu der Trennwand 20 angeordnet. Das zweite Ende 26 der Überströmleitung 22 ist in dem zweiten Kühlmittelsumpf 46 angeordnet. Über die Überströmleitung 22 ist der zweite Kühlmittelsumpf 46 fluiddurchlässig mit einer ersten Verschlusseinheit 48 an der Oberseite 30 des Grundkörpers 28 und des Ausgleichbehälters 10 verbunden. Die erste Verschlusseinheit 48 ist der Kühlmittelkammer 12 zugeordnet und umfasst einen Kragen 50, an dem das erste Ende 24 der Überströmleitung 22 fluiddurchlässig angeordnet ist, und einen Verschluss 52 zum fluiddichten verschließen einer Öffnung (nicht dargestellt), beispielsweise zum Nachfüllen eines Kühlmittels in die Kühlmittelkammer 12. Eine zweite Verschlusseinheit 54 ist in einem oberen Bereich der Expansionskammer 18 an einer Seitenwand 34 angeordnet. Die zweite Verschlusseinheit 54 weist ebenfalls einen Kragen 50 und einen Verschluss 52 auf. An dem Kragen 50 der zweiten Verschlusseinheit 54 ist ein Entlüftungsstutzen 16 für die Expansionskammer 18 angeordnet.

[0030] Die erste und die zweite Verschlusseinheit 48,54 weisen jeweils einen Verschluss 52 auf, in dem ein Überdruckventil 56 und ein Unterdruckventil 58 zum Abbau eines Über- und Unterdruckes auf einen vorbestimmten Druck angeordnet sind (Fig. 2). In einem oberen Bereich der Kühlmittelkammer 12 ist in einem in der Einbaulage vertikal ausgerichteten Bereich der Seitenwand 34, zwischen dem Anschlussstutzen 14 und der ersten Verschlusseinheit 48 ein Schauglas 60 angeordnet. In dem gezeigten Abdeckelement 36, welches zweiteilig ausgebildet ist, ist an der Vorderseite des Grundkörpers 28 eine Aufnahme zur Halterung eines Schwimmschalters 62 in vertikaler Richtung im Wesentlichen mittig an dem die Kühlmittelkammer 12 abdeckenden Abdeckelement 36 angeordnet, wobei die Aufnahme des Schwimmerschalters 62 entsprechend eines Kühlmittelstandes eines Restvolumens an Kühlmittel an der Kühlmittelkammer 12 angeordnet sein kann. Das Abdeckelement 36 zum fluiddichten Verschließen der Vorderseite des Grundkörpers 28 ist zweiteilig ausgebildet, wobei die Schwallwände 38 das Abdeckelement 36 durchdringen. An den Seitenwänden 34 des Ausgleichsbehälters 10 sind Befestigungswinkel 64 zur seitlichen Montage des Ausgleichsbehälters 10 angeordnet.

[0031] In der Fig. 3A ist der Ausgleichsbehälter 10 in einer teilweise geschnittenen Ansicht dargestellt, wobei die obere Kühlmittelkammer 12 unverschlossen und die darunter angeordnete Expansionskammer 18 durch ein Abdeckelement 36 verschlossen dargestellt sind. Der Anschlussstutzen 14 des Ausgleichsbehälters 10 kann fluiddurchlässig mit einer Kühlmittelpumpe (nicht dargestellt) des Kühlsystems verbunden sein. In einem Betriebszustand kann aus der im Wesentlichen vollständig mit Kühlmittel gefüllten Kühlmittelkammer 12 Kühlmittel über den Anschlussstutzen 14 von der Kühlmittelpumpe angesaugt werden. Bei einem Überdruck (Fig. 3B) in dem Kühlsystem und einer Ausdehnung des Kühlmittels kann das Kühlmittel über die Entlüftungsstutzen 16 in die Kühlmittelkammer 12 strömen. Kühlmittel, welches nicht in der Kühlmittelkammer 12 aufgenommen und nicht über den Anschlussstutzen 14 abgeführt werden kann, strömt über die Überströmleitung 22 von der Kühlmittelkammer 12 in die Expansionskammer 18. Das Kühlmittel in der Expansionskammer 18 sammelt sich bevorzugt in dem zweiten Kühlmittelsumpf 46 bodenseitig des Grundkörpers 28. Bei einem Absinken des Druckes, beispielsweise bei einem Unterdruck, in dem Kühlsystem (Fig. 3C) strömt das Kühlmittel aus der Expansionskammer 18 über die Überströmleitung 22 zurück in die Kühlmittelkammer 12, wobei gleichzeitig Kühlmittel über den Anschlussstutzen 14 zur Kühlmittelpumpe strömen kann.

[0032] Ein teilweise mit Kühlmittel gefüllter Ausgleichsbehälter 10 ist in Fig. 4 dargestellt, wobei die Kühlmittelkammer 12 unverschlossen und die Expansionskammer 18 durch ein Abdeckelement 36 verschlossen dargestellt sind. Die gezeigten Kühlmittelstände in dem Ausgleichsbehälter 10 entsprechen jeweils einer Neigung des Ausgleichsbehälters 10 um ungefähr 20 Grad zu jeder Seite. In jeder Lage ist der erste Kühlmittelsumpf 40 mit Kühlmittel gefüllt und das Kühlmittel ist über den Anschlussstutzen 14 ansaugbar, so dass eine ausreichende Versorgung der Kühlpumpe mit Kühlmittel ermöglicht werden kann.

[0033] Ein Abschnitt eines entlang einer Längsachse 66 extrudierten, beispielsweise stranggepressten, Profils 68 ist in Fig. 5 dargestellt. Der Abschnitt des Profils 68 ist durch Abtrennen eines Teils des Profils 68 generiert und ist der Grundkörper 28 für den Ausgleichsbehälter 10. Die Länge des Profils 68, des Abschnittes des Profils 68, und des Grundkörpers 28 ist entlang der Längsachse 66 bestimmbar. Die Trennwand 20 und die Schwallwände 38 (Fig. 5B) sind einstückig mit dem Grundkörper 28 ausgebildet und in dem extrudierten Profil 68 vorgeformt. Durch die fluiddichte Trennwand 20 sind die Kühlmittelkammer 12 und die Expansionskammer 18 in dem Grundkörper 28 ausgebildet.

Bezugszeichenliste

[0034] 

10

Ausgleichsbehälter

12

Kühlmittelkammer

14

Anschlussstutzen

16

Entlüftungsstutzen

18

Expansionskammer

20

Trennwand

22

Überströmleitung

24

erstes Ende

26

zweites Ende

28

Grundkörper

30

Oberseite

32

Boden

34

Seitenwände

36

Abdeckelement

38

Schwallwände

40

erster Kühlmittelsumpf

42

erste Bodenbereich

44

zweiter Bodenbereich

46

zweiter Kühlmittelsumpf

48

erste Verschlusseinheit

50

Kragen

52

Verschluss

54

zweite Verschlusseinheit

56

Überdruckventil

58

Unterdruckventil

60

Schauglas

62

Schwimmschalter

64

Befestigungswinkel

66

Längsachse

68

Profil

Ansprüche

1. Ausgleichsbehälter für ein Kühlsystem eines, insbesondere landwirtschaftlichen Kraftfahrzeuges, mit einer Kühlmittelkammer (12) zur Aufnahme eines Kühlmittels, wobei die Kühlmittelkammer (12) über mindestens einen Anschlussstutzen (14) und mindestens einen Entlüftungsstutzen (16) fluiddurchlässig mit dem Kühlsystem verbindbar ist, einer durch eine Trennwand (20) von der Kühlmittelkammer (12) abgetrennten Expansionskammer (18), wobei die Expansionskammer (18) im Wesentlichen unterhalb der Kühlmittelkammer (12) angeordnet ist, und einer Überströmleitung (22), welche ein erstes und ein zweites Ende (24,26) zur Verbindung eines oberen Bereiches der Kühlmittelkammer (12) mit einem unteren Bereich der Expansionskammer (18) aufweist, wobei die Kühlmittelkammer (12) und/oder die Expansionskammer (18) mindestens eine Verschlusseinheit (48, 54) aufweist, und wobei der Ausgleichsbehälter (10) einen durch mindestens zwei Abdeckelemente (34) fluiddicht verschlossenen Grundkörper (28) aufweist, der in Form eines Abschnittes eines extrudierten Profils (68) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Verschlusseinheit (48,54) und/oder ein Entlüftungsstutzen (16) durch Ausbilden einer entsprechenden Öffnung in dem Grundkörper (28) montiert ist.

2. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (20) in einer Einbaulage schräg unter einem Winkel von 10 Grad bis 30 Grad, vorzugsweise von 20 Grad, zur Waagerechten angeordnet ist.

3. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Boden (32) des Grundkörpers (28) einen ersten und einen zweiten Bodenbereich (42,44) aufweist, wobei der erste und der zweite Bodenbereich (42,44) v-förmig angeordnet sind.

4. Ausgleichsbehälter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (66) mindestens eine der Kühlmittelkammer (12) und/oder der Expansionskammer (18) zugeordnete Schwallwand (38) aufweist.

5. Ausgleichsbehälter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinheit (48,54) ein Überdruckventil (56) und/oder ein Unterdruckventil (58) aufweist.

6. Ausgleichsbehälter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmleitung (22), die zumindest teilweise außerhalb des Ausgleichsbehälters (10) angeordnet ist, ein erstes Ende (24) und ein zweites Ende (26) zur Verbindung eines oberen Bereiches der Kühlmittelkammer (12) mit einem unteren Bereich der Expansionskammer (14) aufweist.

7. Ausgleichsbehälter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schauglas (60) und/oder ein Schwimmschalter (62) vorgesehen ist.

8. Ausgleichsbehälter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das extrudierte Profil (68) und/oder die Abdeckelemente (36) aus Aluminium oder Kunststoff hergestellt sind.

9. Landwirtschaftliches Kraftfahrzeug mit mindestens einem Ausgleichsbehälter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. Verfahren zur Herstellung eines Ausgleichsbehälters nach einem der Ansprüche 1 bis 8, für ein, insbesondere landwirtschaftliches, Kraftfahrzeug, umfassend die Schritte

- Bereitstellen eines Abschnittes eines extrudierten Profils (68) als Grundkörper (28) für einen Ausgleichsbehälter (10), umfassend eine Kühlmittelkammer (12), eine Trennwand (20) und eine Expansionskammer (18),

- Bereitstellen von Abdeckelementen (36),

- Montage mindestens einer Verschlusseinheit (48, 54) und/oder eines Stutzens (14, 16),

- Montage einer Überströmleitung (22),

- fluiddichtes Verbinden des Grundkörpers (28) mit Abdeckelementen (36),

dadurch gekennzeichnet, dass
zur Montage der Verschlusseinheit (48, 54) und/oder des Entlüftungsstutzens (16) entsprechende Öffnungen in dem Grundkörper (28) ausgebildet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend den Schritt

- Ablängen des extrudierten Profils (68).

Claims

1. A compensation tank for a cooling system of an in particular agricultural motor vehicle comprising a coolant chamber (12) for receiving a coolant, wherein the coolant chamber (12) can be connected in fluid-conducting relationship to the cooling system by way of at least one connecting portion (14) and at least one venting portion (16), an expansion chamber (18) separated from the coolant chamber (12) by a partition (20), wherein the expansion chamber (18) is disposed substantially below the coolant chamber (12), and an overflow conduit (22) which has a first and a second end (24, 26) for connecting an upper region of the coolant chamber (12) to a lower region of the expansion chamber (18), wherein the coolant chamber (12) and/or the expansion chamber (18) has at least one closure unit (48, 54) and wherein the compensation tank (10) has a main body (28) which is fluid-tightly closed by at least two cover elements (34) and which is in the form of a portion of an extruded profile (68),
characterised in that
at least one closure unit (48, 54) and/or a venting connection (16) is mounted by the provision of a corresponding opening in the main body (28).

2. A compensation tank according to claim 1 characterised in that in an installation position the partition (20) is arranged inclinedly at an angle of 10 degrees to 30 degrees, preferably 20 degrees, relative to the horizontal.

3. A compensation tank according to claim 1 or claim 2 characterised in that a bottom (32) of the main body (28) has a first and a second bottom region (42, 44), wherein the first and second bottom regions (42, 44) are arranged in a v-shape.

4. A compensation tank according to one of the preceding claims characterised in that the profile (66) has at least one baffle (38) associated with the coolant chamber (12) and/or the expansion chamber (18).

5. A compensation tank according to one of the preceding claims characterised in that the closure unit (48, 54) has a pressure relief valve (56) and/or a vacuum relief valve (58).

6. A compensation tank according to one of the preceding claims characterised in that the overflow conduit (22) which is at least partially arranged outside the compensation tank (10) has a first end (24) and a second end (26) for connecting an upper region of the coolant chamber (12) to a lower region of the expansion chamber (14).

7. A compensation tank according to one of the preceding claims characterised in that there is provided a sight glass (60) and/or a float switch (62).

8. A compensation tank according to one of the preceding claims characterised in that the extruded profile (68) and/or the cover elements (36) are made from aluminium or plastic.

9. An agricultural motor vehicle having at least one compensation tank (10) according to one of claims 1 to 8.

10. A process for the production of a compensation tank according to one of claims 1 to 8 for an in particular agricultural motor vehicle including the steps:

- providing a portion of an extruded profile (68) as a main body (28) for a compensation tank (10) including a coolant chamber (12), a partition (20) and an expansion chamber (18),

- providing cover elements (36),

- mounting at least one closure unit (48, 54) and/or a connection (14, 16),

- mounting an overflow conduit (22), and

- fluid-tightly connecting the main body (28) to cover elements (36),

characterised in that
for mounting the closure unit (48, 54) and/or the venting portion (16) corresponding openings are provided in the main body (28).

11. A process according to claim 10 and further including the step:

- cutting the extruded profile (68) to length.

Revendications

1. Vase d'expansion pour un système de refroidissement d'un véhicule automobile, en particulier agricole, comprenant une chambre de liquide de refroidissement (12) destinée à recevoir un liquide de refroidissement, la chambre de liquide de refroidissement (12) étant reliée au système de refroidissement de manière perméable aux fluides par au moins une tubulure de raccordement (14) et au moins une tubulure d'aération (16), une chambre d'expansion (18) séparée de la chambre de liquide de refroidissement (12) par une paroi de séparation (20), la chambre d'expansion (18) étant disposée sensiblement sous la chambre de liquide de refroidissement (12), et une conduite de trop-plein (22), laquelle présente une première et une deuxième extrémité (24, 26), pour relier une zone supérieure de la chambre de liquide de refroidissement (12) à une zone inférieure de la chambre d'expansion (18), la chambre de liquide de refroidissement (12) et/ou la chambre d'expansion (18) présentant au moins une unité de fermeture (48, 54), et le vase d'expansion (10) présentant un corps de base (28) fermé de manière étanche aux fluides par au moins deux éléments de recouvrement (34) et réalisé sous la forme d'une section d'un profilé extrudé (68), caractérisé en ce qu'au moins une unité de fermeture (48, 54) et/ou une tubulure d'aération (16) est montée dans le corps de base (28) par formation d'une ouverture correspondante.

2. Vase d'expansion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi de séparation (20) est disposée dans une position de montage inclinée d'un angle de 10 degrés à 30 degrés, de préférence de 20 degrés, par rapport à l'horizontale.

3. Vase d'expansion selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'un fond (32) du corps de base (28) présente une première et une deuxième zone de fond (42, 44), la première et la deuxième zone de fond (42, 44) étant disposées en forme de V.

4. Vase d'expansion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le profilé (66) présente au moins une paroi déflectrice (38) associée à la chambre de liquide de refroidissement (12) et/ou à la chambre d'expansion (18).

5. Vase d'expansion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de fermeture (48, 54) présente une soupape de surpression (56) et/ou une soupape de dépression (58).

6. Vase d'expansion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conduite de trop-plein (22) qui est disposée au moins en partie à l'extérieur du vase d'expansion (10) présente une première extrémité (24) et une deuxième extrémité (26) pour relier une zone supérieure de la chambre de liquide de refroidissement (12) à une zone inférieure de la chambre d'expansion (14).

7. Vase d'expansion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un verre-regard (60) et/ou un interrupteur à flotteur (62) sont prévus.

8. Vase d'expansion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le profil extrudé (68) et/ou les éléments de recouvrement (36) sont réalisés en aluminium ou en matière plastique.

9. Véhicule automobile agricole doté d'au moins un vase d'expansion (10) selon l'une des revendications 1 à 8.

10. Procédé de fabrication d'un vase d'expansion selon l'une des revendications 1 à 8, pour un véhicule automobile, en particulier agricole, comprenant les étapes consistant à :

- mettre à disposition une section d'un profilé extrudé (68) en tant que corps de base (28) d'un vase d'expansion (10) comprenant une chambre de liquide de refroidissement (12), une paroi de séparation (20) et une chambre d'expansion (18),

- mettre à disposition des éléments de recouvrement (36) ,

- monter au moins une unité de fermeture (48, 54) et/ou une tubulure (14, 16),

- monter une conduite de trop-plein (22),

- relier de manière étanche aux fluides le corps de base (28) aux éléments de recouvrement (36),

caractérisé en ce que
pour monter l'unité de fermeture (48, 54) et/ou la tubulure d'aération (16), des ouvertures correspondantes sont formées dans le corps de base (28).

11. Procédé selon la revendication 10, comprenant en outre l'étape consistant à

- mettre à longueur le profilé extrudé (68).

Zeichnung