AT507192B1 - Behälter für fluide betriebsmittel eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Behälter (1) für fluide Betriebsmittel eines Kraftfahrzeuges, die einer Wärmezu- oder -abfuhr bedürfen, mit einem dop-pelwandigen Behältermantel (2) aus einer Innenwand (4) und einer Außenwand (5), wobei die Innen- und die Außenwand (4, 5) entlang von Fügelinien (6) dicht miteinander verbunden sind, welche zwischeneinander zumindest einen durch Innendruck aufweitbaren oder aufgeweiteten Strömungskanal (7) für ein Wärmeübertragungsfluid begrenzen.

Description

österreichisches Patentamt AT507192B1 2010-03-15

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter für fluide Betriebsmittel eines Kraftfahrzeuges, die einer Wärmezu- oder -abfuhr bedürfen, mit einem doppelwandigen Behältermantel aus einer Innenwand und einer Außenwand. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen zumindest eines Teils eines solchen Behälters.

[0002] Moderne Kraftfahrzeuge mit hybriden oder alternativen Antrieben benötigen in zunehmendem Maße Speicherbehälter für Betriebsmittel, die beheizt oder gekühlt werden müssen, beispielsweise Tierfette, Rapsöle oder hydritische Betriebsmittel. Stand der Technik ist es, derartige Behälter mit gesonderten Wärmetauschern auszustatten, die in oder um den Behälter in wärmeleitender Beziehung zu diesem bzw. dessen Inhalt angebracht werden. Die Erfindung setzt sich zum Ziel, den Aufbau und die Fertigung eines solchen Behälters zu vereinfachen.

[0003] Dieses Ziel wird in einem ersten Aspekt mit einem Behälter der einleitend genannten Art erreicht, der sich gemäß der Erfindung dadurch auszeichnet, dass die Innen- und die Außenwand entlang von Fügelinien dicht miteinander verbunden sind, welche zwischeneinander zumindest einen durch Innendruck aufweitbaren oder aufgeweiteten Strömungskanal für ein Wärmeübertragungsfluid begrenzen.

[0004] Bei dem Behälter der Erfindung ist der Wärmetauscher in die Behälterwandung integriert und kann daher gemeinsam mit dieser gefertigt werden, und zwar auf besonders einfache Art und Weise durch Druckbeaufschlagen der durch die Fügelinien definierten Strömungskanäle.

[0005] Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest die Innen- oder die Außenwand, bevorzugt beide, aus Metallblech, bevorzugt Aluminiumblech, gefertigt ist/sind. Dadurch kann eine bleibende Verformung bzw. Aufweitung der Strömungskanäle bereits durch temporäres Einbringen eines Druckfluids erreicht werden. Darüber hinaus ergeben sich ausgezeichnete Wärmeübertragungseigenschaften und ein stabiler und korrosionsfester Behälter.

[0006] Alternativ oder in Kombination dazu kann bzw. können zumindest die Innen- oder die Außenwand, bevorzugt beide, aus Kunststoff gefertigt sein. Eine ausschließliche Kunststoffertigung hat den Vorteil besonders geringer Kosten und keinerlei Korrosionsgefahr; wenn hingegen z.B. die Innenwand aus Metallblech und die Außenwand aus Kunststoff gefertigt werden, oder umgekehrt, können die Vorteile beider Varianten miteinander kombiniert werden.

[0007] Die Fügelinien können auf beliebige Art und Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Verkleben, Verpressen, Versicken, Clinchen, Toxen, Reibrührschweißen usw. Besonders günstig ist es, wenn die Fügelinien Schweißnähte sind, bevorzugt Laserschweißnähte, was ausgezeichnete Dichtheit ergibt.

[0008] Das Aufweiten der Strömungskanäle durch Druckbeaufschlagung kann sowohl während der Fertigung des Behälters, und zwar nach dem Umformen der Innen- und Außenwände zum Behältermantel, als auch erst später, kurz vor der Verwendung erfolgen. Besonders günstig ist es, wenn der Strömungskanal durch temporäre Einbringung eines Druckfluids während der Fertigung des Behälters aufgeweitet wird.

[0009] Durch das Einbringen des Druckfluids können sich die Innen- und Außenwände z.B. symmetrisch zwischen den Fügelinien ausbeulen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn alternativ im aufgeweiteten Zustand des Strömungskanals die Innenwand flach und die Außenwand zwischen den Fügelinien ausgebeult ist, oder umgekehrt. Eine flache Innenwand hat den Vorteil eines ungehinderten Behältervolumens; eine flache Außenwand den Vorteil einer glatten Behälteraußenseite, welche den Einbau erleichtert.

[0010] Der Strömungskanal kann einen beliebigen Verlauf haben, z.B. gerade oder gekrümmt. Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung verläuft der Strömungskanal mä-ander- oder schlangenlinienförmig über den gesamten Behältermantel, sodass die gesamte Oberfläche des Behältermantels einen Wärmetauscher bildet. 1/6 österreichisches Patentamt AT507192B1 2010-03-15 [0011] In jedem Fall ist es besonders günstig, wenn der Strömungskanal an seinen Enden in Anschlüssen mündet, welche an Öffnungen der Außenwand dicht anschließen, um die Speisung mit Wärmeübertragungsfluid zu erleichtern.

[0012] In einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen zumindest eines Teils eines Behälters für fluide Betriebsmittel eines Kraftfahrzeuges, die einer Wärmezu-oder -abfuhr bedürfen, das sich auszeichnet durch die Schritte dichtes Verbinden zweier flächiger Halbzeuge entlang von Fügelinien, um dazwischen zumindest einen durch Innendruck aufweitbaren Strömungskanal zu definieren, mit voraus- oder nachgehendem Umformen der Halbzeuge zu einem doppelwandigen Behälterteil, und Aufweiten des Strömungskanals durch Einbringen eines Druckfluids in den Strömungskanal.

[0013] Bevorzugt wird bzw. werden zumindest eines der Halbzeuge, bevorzugt beide, aus Metallblech, besonders bevorzugt Aluminiumblech, gefertigt. Alternativ oder zusätzlich kann bzw. können zumindest eines der Halbzeuge, bevorzugt beide, aus Kunststoff gefertigt werden.

[0014] Besonders günstig ist es, wenn die Fügelinien durch Schweißen, bevorzugt Laserschweißen, erzeugt werden.

[0015] In vorteilhafter Weise kann während des Aufweitens ein Halbzeug auf seiner Außenseite in Anlage an einer Anlagefläche gehalten werden, um sein Ausbeulen zu verhindern.

[0016] Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die obigen Ausführungen zum Behälter verwiesen.

[0017] Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen: [0018] die Fig. 1 bis 3 den Behälter der Erfindung in einer geschnittenen Perspektivansicht, einer Seitenansicht bzw. einer Stirnansicht; [0019] Fig. 4 einen Detailschnitt entlang der Schnittlinie A - A von Fig. 2; und [0020] die Fig. 5a bis 5c verschiedene Varianten des Doppelwandaufbaus des Behälters je weils in ausschnittsweisem Schnitt.

[0021] In den Fig. 1 - 4 ist ein Behälter 1 für fluide Betriebsmittel eines Kraftfahrzeuges gezeigt, die beheizt oder gekühlt werden müssen, wie Tierfette, Rapsöle, hydritische Betriebsmittel, Katalysatorflüssigkeiten oder -gase usw. Allgemein werden in der vorliegenden Beschreibung unter dem Begriff „fluide Betriebsmittel" Stoffe in jedem beliebigen fließfähigen Zustand verstanden, seien sie granulär, flüssig oder gasförmig, oder Stoffe, die durch Wärmezu- oder -abfuhr in einen solchen Zustand versetzbar sind.

[0022] Der Behälter 1 hat in dem gezeigten Beispiel eine etwa zylindrische Form mit abgerundeten Enden, d.h. etwa kreisförmigen Querschnitt. Es versteht sich jedoch, dass der Behälter 1 jede beliebige Querschnittsform haben kann, z.B. oval, polygonal, abgerundet-polygonal, z.B. abgerundet-rechteckig usw.

[0023] Der Behälter 1 setzt sich bei den gezeigten Beispielen aus einem Behältermantel 2 und diesen beidseitig verschließenden Stirnsegmenten 3 zusammen. Alternativ könnte der Behälter 1 auch einstückig ausschließlich aus dem Behältermantel 2 gefertigt sein, beispielsweise durch verschließendes Umformen des Behältermantels 2 an seinen Enden.

[0024] Der Behälter 1 ist in herkömmlicher Art und Weise mit Anschlüssen 3' zum Einfüllen und Entnehmen des darin enthaltenen Betriebsmittels versehen.

[0025] Der Behältermantel 2 ist doppelwandig und setzt sich aus einer Innenwand 4 und einer Außenwand 5 zusammen, welche entlang von Fügelinien 6 dicht miteinander verbunden sind. Die Fügelinien 6 sind so gestaltet, dass sie zwischeneinander zumindest einen Strömungskanal 7 für ein Wärmeübertragungsfluid bilden. Das Wärmeübertragungsfluid ist beispielsweise Kühlluft, Kühlwasser oder eine Heizkreisflüssigkeit.

[0026] Der Strömungskanal 7 verläuft im gezeigten Beispiel mäander- bzw. schlangenlinienför- 2/6

Claims (14)

1. österreichisches Patentamt AT507 192 B1 2010-03-15 mig über den gesamten Behältermantel 2. Optional kann der Strömungskanal 7 auch nur über einen Teil des Behältermantels 2 verlaufen, z.B. geradlinig oder gekrümmt, oder es können mehrere Strömungskanäle 7 vorhanden sein, oder der bzw. die Strömungskanäle 7 können zusätzlich oder ausschließlich über die Enden des Behälters 1 verlaufen, insbesondere wenn der Behälter 1 ausschließlich aus dem Behältermantel 2 gebildet ist. [0027] Die Innen- und Außenwände 4, 5 werden bevorzugt ausgehend von flächigen Halbzeugen gefertigt, insbesondere Metallblechen, besonders bevorzugt Aluminiumblechen. Bei der Fertigung können die Halbzeuge in noch flachem Zustand über die Fügelinien 6 verbunden werden. Alternativ können die Halbzeuge zunächst zu den Innen- und Außenwänden 4, 5 umgeformt und erst anschließend miteinander über die Fügelinien 6 verbunden werden. [0028] Die Fügelinien 6 können auf beliebige Art hergestellt werden, solange sie eine dichte Verbindung ergeben. Bevorzugte Varianten sind Kleben, Preßfügen, Toxen, Clinchen, Schweißen, insbesondere Reibrührschweißen (friction stir welding, FSW), und besonders bevorzugt Laserschweißen. [0029] Auch die optionalen Stirnsegmente 3 werden bevorzugt aus Metall gefertigt und mit dem Behältermantel 2 verschweißt. [0030] Alternativ können der gesamte Behälter 1 oder Teile davon aus Kunststoff gefertigt werden. Beispielsweise ist es auch möglich, die Innenwand 4 aus Metallblech und die Außenwand 5 aus Kunststoff zu fertigen, oder umgekehrt. [0031] Nach dem Verbinden der Innen- und Außenwände 4, 5 über die Fügelinien 6 werden der bzw. die Strömungskanäle 7 durch Druckbeaufschlagung mit einem Druckfluid, z.B. Druckluft oder Hydrauliköl, aufgeweitet („aufgeblasen" bzw. „aufgepumpt"), wobei sich die Innenwand 4 und/oder die Außenwand 5 entsprechend ausbeulen. Bei Verformung über die Streckgrenze des Werkstoffs bleiben die Strömungskanäle 7 nach Beendigung des Druckbeaufschlagens im aufgeweiteten Zustand. [0032] Die Strömungskanäle 7 sind an ihren Enden mit geeigneten Anschlüssen 8 versehen, welche an Öffnungen 9 der Außenwand 5 dicht anschließen, beispielsweise mit Hilfe von Schweißnähten 10 (Fig. 4). Alternativ können in die Öffnungen 9 eingeschraubte oder ein-geklipste Anschlüsse 8 verwendet werden. Über die Anschlüsse 8 kann auch gleich die Beaufschlagung der Strömungskanäle 7 mit Druckfluid erfolgen. [0033] Während des Druckbeaufschlagens der Strömungskanäle 7 kann durch Anlegen der Innen- oder Außenwand 4, 5 an eine ebene Anlagefläche, z.B. eine Matrize oder einen Formstempel, ein Ausbeulen der Innen- oder Außenwand 4, 5 verhindert werden, wie in den Fig. 5a und 5b gezeigt. Derselbe Effekt kann erreicht werden, wenn unterschiedliche Materialien für die Innen- und die Außenwände 4, 5 verwendet werden, d.h. ein leicht verformbares Material für die Außenwand 5 und ein relativ steifes Material für die Innenwand 4 oder umgekehrt. Wird keine dieser Maßnahmen gesetzt, beulen sich beim Druckbeaufschlagen sowohl die Innen- als auch die Außenwand 4, 5 etwa gleich aus, siehe Fig. 5c. [0034] Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst alle Varianten und Modifikationen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen. Patentansprüche 1. Behälter für fluide Betriebsmittel eines Kraftfahrzeuges, die einer Wärmezu- oder -abfuhr bedürfen, mit einem doppelwandigen Behältermantel aus einer Innenwand und einer Außenwand, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- und die Außenwand (4, 5) entlang von Fügelinien (6) dicht miteinander verbunden sind, welche zwischen einander zumindest einen durch Innendruck aufweitbaren oder aufgeweiteten Strömungskanal (7) für ein Wärmeübertragungsfluid begrenzen. 3/6 österreichisches Patentamt AT507192B1 2010-03-15
2. 2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest die Innen- oder die Außenwand (4, 5), bevorzugt beide, aus Metallblech, bevorzugt Aluminiumblech, gefertigt ist/sind.
3. 3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Innenoder die Außenwand (4, 5), bevorzugt beide, aus Kunststoff gefertigt ist/sind.
4. 4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen-und Außenwand (4, 5) beide aus Metallblech oder beide aus Kunststoff gefertigt sind und die Fügelinien (6) Schweißnähte, bevorzugt Laserschweißnähte, sind.
5. 5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (7) durch temporäre Einbringung eines Druckfluids während der Fertigung des Behälters (1) aufgeweitet ist.
6. 6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im aufgeweiteten Zustand des Strömungskanals (7) die Innenwand (4) flach und die Außenwand (5) zwischen den Fügelinien (6) ausgebeult ist, oder umgekehrt.
7. 7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (7) mäander- oder schlangenlinienförmig über den gesamten Behältermantel (2) verläuft.
8. 8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (7) an seinen Enden in Anschlüssen (8) mündet, welche an Öffnungen (9) der Außenwand (5) dicht anschließen.
9. 9. Verfahren zum Herstellen zumindest eines Teils eines Behälters für fluide Betriebsmittel eines Kraftfahrzeuges, die einer Wärmezu- oder -abfuhr bedürfen, gekennzeichnet durch die Schritte dichtes Verbinden zweier flächiger Halbzeuge (4, 5) entlang von Fügelinien (6), um dazwischen zumindest einen durch Innendruck aufweitbaren Strömungskanal (7) zu definieren, mit voraus- oder nachgehendem Umformen der Halbzeuge (4, 5) zu einem doppelwandigen Behälterteil (2), und Aufweiten des Strömungskanals (7) durch Einbringen eines Druckfluids in den Strömungskanal.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Halbzeuge (4, 5), bevorzugt beide, aus Metallblech, bevorzugt Aluminiumblech, gefertigt wird/ werden.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Halbzeuge (4, 5), bevorzugt beide, aus Kunststoff gefertigt wird/werden.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen-und Außenwand (4, 5) beide aus Metallblech oder beide aus Kunststoff gefertigt werden und die Fügelinien (6) durch Schweißen, bevorzugt Laserschweißen, erzeugt werden.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufweitens ein Halbzeug (4, 5) auf seiner Außenseite in Anlage an einer Anlagefläche gehalten wird, um sein Ausbeulen zu verhindern.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (7) an seinen Enden mit Anschlüssen (8) versehen wird, welche in Öffnungen (9) eines der Halbzeuge (4, 5) dicht eingesetzt werden. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 4/6