DE102005020268A1 - Kühlmittelausgleichsbehälter für einen Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Abstract

Es wird ein Kühlmittelausgleichsbehälter für einen Kühlmittelkreislauf eines wassergekühlten Verbrennungsmotors (1) zur Entlüftung des Kreislaufs und zur Befüllung mit Kühlmittel vorgeschlagen, welcher ein Ausdehnungsvolumen für das Kühlmittel bereitstellt, wobei der Kühlmittelausgleichsbehälter (2) an dem Verbrennungsmotor (1) direkt angeordnet ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlmittelausgleichsbehälter für einen Kühlmittelkreislauf eines wassergekühlten Verbrennungsmotors. Derartige Kühlmittelausgleichsbehälter erfüllen im Kühlmittelkreislauf von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen die Aufgaben einer ausreichenden Entlüftung für eine zuverlässige Gasabscheidung sowie der Befüllung des Kühlsystems. Zu diesem Zweck sind die Kühlmittelausgleichsbehälter an einer oberen Stelle des Kühlmittelkreislaufs vorzusehen und müssen gut zugänglich angeordnet sein. Die Kühlmittelausgleichsbehälter erfordern außerdem ein ausreichendes Ausdehnungsvolumen, damit bei einer Erwärmung und Ausdehnung des Kühlmittels ausreichend Raum zur Verfügung steht. Daher stellen Kühlmittelausgleichsbehälter im Motorraum ein relativ sperriges Bauteil dar, das zudem im gut zugänglichen Bereich des Motorraums vorzusehen ist. Bei bekannten Kühlmittel-Systemen werden derartige Kühlmittelausgleichsbehälter entweder direkt oberhalb des Kühlmoduls oder karosseriefest vor der Stirnwand des Fahrerhauses im Motorraum positioniert. Bei einer Anordnung vor der Stirnwand des Fahrerhauses müssen zusätzliche Leitungen für das Kühlmittel im Motorraum verlegt werden. Außerdem wird der Einbau von dort vorzusehenden Bauteilen, wie dem Scheibenwischergestänge und dergleichen, behindert. Schwierigkeiten bestehen bei herkömmlichen Kühlmittelausgleichsbehältern außerdem dahingehend, dass diese immer am höchsten Punkt des Kühlmittel-Systems aufgrund der Entlüftungsfunktion anzuordnen sind.
• Bei der Anordnung des Kühlmittelausgleichsbehälters direkt oberhalb oder seitlich oberhalb des Kühlmoduls im Frontbereich des Motorraums besteht einerseits das Problem, dass an dieser Stelle erheblicher Bauraum erforderlich ist, der für die Anordnung von Zusatzaggregaten, wie der Fahrzeugheizung, der Klimaanlage oder dergleichen, im Frontbereich dann nicht mehr zur Verfügung steht. Zwar ist der Kühlmittelausgleichsbehälter in diesem Fall dann gut zugänglich für eine Befüllung mit Kühlmittel, jedoch weist die direkte Montage des Kühlmittelausgleichsbehälters am Kühlmodul den Nachteil auf, dass außerdem das Kühlmodul gewichtsmäßig und aufgrund der Anschlüsse zum Kühlmittelkreislauf belastet wird. Eine Anordnung von Kühlmittelausgleichsbehältern direkt oberhalb oder seitlich oberhalb der Kühlmodule eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise in den Patentschriften DE 41 40 938 C1 und DE 42 44 039 C2 offenbart.
• Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Kühlmittelausgleichsbehälter für einen Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welcher weniger Bauraum in ohnehin beengten Bereichen des Motorraums verbraucht und hinsichtlich der Zugänglichkeit und Erreichbarkeit optimiert ist.
• Diese Aufgabe wird durch einen Kühlmittelausgleichsbehälter mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Erfindungsgemäß wird ein Kühlmittelausgleichsbehälter vorgeschlagen, der direkt an dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Somit wird eine Art motorfester Kühlmittelausgleichsbehälter bereitgestellt, der sich an einem hohen Punkt im Kühlmittelkreislauf-System befindet und dennoch gleichermaßen gut zugänglich ist, ohne dass er das Einbauvolumen für andere Bauteile und Aggregate im rückwärtigen und Frontbereich des Motorraumes beengt. Der erfindungsgemäße Kühlmittelausgleichsbehälter befindet sich direkt an der Oberseite des Verbrennungsmotors. Vorzugsweise ist er auf die entsprechende Form des Verbrennungsmotors angepasst. Er befindet sich damit in einer Einbaulage, die nicht nur zur Befüllung günstig ist, sondern ebenso eine Vereinfachung hinsichtlich der Anschlüsse und Übergabepunkte darstellt und daher kostengünstiger ist. Das direkte Vorsehen des Kühlmittelausgleichsbehälters an dem Verbrennungsmotor selbst bietet außerdem den Vorteil, dass bei unterschiedlichen Fahrzeugtypen und -varianten sich der Kühlmittelausgleichsbehälter immer in der gleichen einheitlichen Lage befindet. Das Kühlmodul der Kühlanlage des Fahrzeuges wird dabei durch den Kühlmittelausgleichsbehälter nicht belastet. Vorzugsweise ist der Kühlmittelausgleichsbehälter für eine Montage an dem Motor auf dessen Oberseite angepasst. Die motorseitige Anbindungsfläche ist beispielsweise formentsprechend ausgebildet. Die Breite und Höhe des voluminösen Kühlmittelausgleichsbehälters stellen im oberen Bereich des Motorraums keine wesentliche Behinderung dar. Dennoch ist der Kühlmittelausgleichsbehälter gut zugänglich. Der Kühlmittelausgleichsbehälter weist insbesondere Vorrichtungen zum Befüllen des Kühlmittelkreislaufs, wie beispielsweise eine verschließbare, vorteilhafterweise mit einem Überdruckventil versehene Befüllöffnung oder einen entsprechenden Befüllstutzen, Vorrichtungen zur Entlüftung des Kreislaufs, sowie gegebenenfalls einen Blasenabscheider auf. Durch die Anordnung von maximalen Befüllhöhen oder eines nicht befüllbaren Volumens im Behälter ist ein Ausgleichsvolumen im Kühlmittelausgleichsbehälter vorgesehen.
• Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kühlmittelausgleichsbehälter in einem Zylinderkopfdeckel des Verbrennungsmotors integriert. Der Zylinderkopfdeckel weist hierfür beispielsweise einen halbschalenförmigen Behälterabschnitt auf, der sich über einen Teil der Längsausdehnung des Zylinderkopfdeckels erstreckt. Die Seitenflächen des integrierten Behälters fallen damit mit den Seitenflächen des Zylinderkopfdeckels zusammen. Die schalenförmige Ausbildung an der Oberseite des Zylinderkopfdeckels kann vorzugsweise beim Herstellen des Zylinderkopfdeckels selbst direkt mitausgeformt werden. Die direkte Integration des Kühlmittelausgleichsbehälters in mindestens einen Abschnitt des Zylinderkopfdeckels hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Montagemittel erforderlich sind. Der Kühlmittelausgleichsbehälter erfordert lediglich ein formentsprechendes Deckelelement, mit welchem das Volumen des Kühlmittelausgleichsbehälters in Einbaulage nach oben abgeschlossen werden kann.
• Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kühlmittelausgleichsbehälter als ein Aufsatzteil auf dem Verbrennungsmotor befestigt. Hierdurch ist im Wesentlichen eine Anpassung des Verbrennungsmotors beziehungsweise des Zylinderkopfdeckels nicht erforderlich, da nur Befestigungslöcher für das Montieren des Kühlmittelausgleichsbehälters erforderlich sind. Der als Aufsatzteil ausgestaltete Kühlmittelausgleichsbehälter kann sich als flaches Element an der Oberseite des Verbrennungsmotors erstrecken und gegebenenfalls seitlich des Motors abragende Behälterabschnitte aufweisen. Vorzugsweise ist der Kühlmittelausgleichsbehälter als Aufsatzteil zweistückig ausgebildet und weist ein unteres Behälterteil und einen Behälterdeckel auf.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kühlmittelausgleichsbehälter mindestens teilweise einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel des Verbrennungsmotors des Fahrzeuges ausgebildet. Die einstückige Ausbildung hat den Vorteil, dass die Montage und Herstellung erleichtert sind. Es müssen weniger Einzelteile hergestellt und separat montiert werden. Beispielsweise kann eine untere Behälterhälfte des Kühlmittelausgleichsbehälters bei der Herstellung eines Zylinderkopfdeckels mitausgeformt werden. Des Weiteren kann der Kühlmittelausgleichsbehälter als vollständig integrierte Lösung an der dem Motorgehäuse zugewandten Seite des Zylinderkopfdeckels angeordnet und dabei am Zylinderkopfdeckel, zwischen Zylinderkopfdeckel und Zylinderkopf und/oder Motorgehäuse oder am Zylinderkopf und/oder Motorgehäuse ausgebildet sein. Andere Anordnungen zur integralen Ausbildung des Kühlmittelausgleichsbehälters mit dem Zylinderkopfdeckel sind ebenso denkbar.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kühlmittelausgleichsbehälter über die Verbindung mit dem Verbrennungsmotor direkt an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen. Hierfür können motorseitig und behälterseitig entsprechende Verbindungsöffnungen vorgesehen werden. Der Anschluss an den Kühlmittelkreislauf kann alternativ über separate Leitungen an der Außenseite des Kühlmittelausgleichsbehälters erfolgen.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Behälterdeckel vorgesehen, der bereichsweise einen erhöhten Deckel-Behälterabschnitt aufweist, welcher nach oben ausgebaucht ist. Auf diese Weise kann der Behälter als ein flaches Bauteil gebildet sein, da im Behälterdeckel ein zusätzliches Volumen bereitgestellt wird. Der erhöhte, nach oben hin ausgebauchte Deckel-Behälterabschnitt bietet trotz der relativ flachen Ausbildung ein ausreichendes Ausgleichsvolumen.
• Insgesamt weist der erfindungsgemäße Kühlmittelausgleichsbehälter den Vorteil einer vereinfachten Leitungsverlegung auf. Außerdem ist die Schwierigkeit eines Anordnens an der höchsten Stelle im System des Kühlmittelkreislaufs auf denkbar einfache Art und Weise gelöst. Weder das Kühlmodul wird durch den Kühlmittelausgleichsbehälter belastet, noch bestehen Einbauprobleme im Bereich der Stirnseite des Fahrerhauses, wie es bei bisher bekannten, am Fahrgestell befestigten Kühlmittelausgleichsbehältern der Fall ist.
• Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung mehr im Detail in Bezug auf die in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben wird.
• In der Zeichnung zeigen:
• 1 eine Perspektivansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kühlmittelausgleichsbehälters als Aufsatzteil; und
• 2 eine Perspektivansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kühlmittelausgleichsbehälters, der in den Zylinderkopfdeckel integriert ist.
• Die 1 zeigt in einer Perspektivansicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlmittelausgleichsbehälters. Hier ist der Kühlmittelausgleichsbehälter 2 als ein zweigeteiltes Aufsatzteil ausgebildet, das auf der Oberseite des Verbrennungsmotors 1 montiert ist. Der Kühlmittelausgleichsbehälter 2 weist im Allgemeinen eine flache, lang gestreckte Form auf, die in der Breite auf die Breite des Verbrennungsmotors 1 angepasst ist und sich von einer Seite des Verbrennungsmotors 1 über einen Längsabschnitt der Oberseite des Verbrennungsmotors 1 beziehungsweise des Zylinderdeckels 3 erstreckt. An den Eckpunkten ist der Kühlmittelausgleichsbehälter 2 mit Verschraubungsabschnitten für die Befestigung des darunter liegenden Zylinderkopfdeckels 3 versehen. Der Kühlmittelausgleichsbehälter 2 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen seitlich vom Motor sich nach unten hin erstreckenden seitlichen Behälterabschnitt 6 auf, der zu einer Vergrößerung des Behältervolumens führt. Ferner besteht der Kühlmittelausgleichsbehälter 2 aus einer unteren Behälterhälfte 4, die bodenseitig auf der Oberseite des Verbrennungsmotors 1 aufliegt und dort befestigt ist. In der Form entsprechend ist ein Behälterdeckel 5 vorgesehen, der zur Erhöhung des Ausgleichsvolumens mit einem bereichsweise erhöhten Deckel-Behälterabschnitt 7 versehen ist. Der erhöhte Abschnitt 7 (auf der rechten Seite in 1) ist bei diesem Ausführungsbeispiel dachartig ausgebildet mit schrägen Seitenwänden. Er stellt ein zusätzliches Ausdehnungsvolumen für sich erwärmendes Kühlmittel bereit, das sich im Innern des Behälters 2 befindet. Der Behälterdeckel 5 ist an der unteren Behälterhälfte 4 über Montageschrauben 8 befestigt und mit entsprechenden Dichtungen versehen. Der Kühlmittelausgleichsbehälter 2 kann weiterhin mit einer Einfüllöffnung und einer Füllstandsanzeige versehen sein, die in der schematischen 1 nicht dargestellt sind.
• In der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlmittelausgleichsbehälters 2 dargestellt, der motorfest integriert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die untere Behälterhälfte 4 einstückig mit einem Abschnitt des Zylinderkopfdeckels 3 des Verbrennungsmotors 1 ausgeformt. Am Randbereich der unteren Behälterhälfte 4 sind wie in dem zuvorigen Ausführungsbeispiel Befestigungslöcher für die Befestigung des Zylinderkopfdeckels 3 am Motorblock des Verbrennungsmotors 1 vorgesehen. Zur Bildung der unteren Behälterhälfte 4 sind auf der Oberseite des Zylinderkopfdeckels 3 aufragende Seitenwände gebildet, die im äußeren Grundriss den Seitenwandungen des Zylinderkopfdeckels 3 entsprechen. Die obere Behälterhälfte des Kühlmittelausgleichsbehälters 2 wird durch einen Behälterdeckel 5 gebildet, der wannenförmig gestaltet ist und auf der rechten Seite in 2 einen erhöhten Deckel-Behälterabschnitt 7 zum Bereitstellen eines zusätzlichen Ausdehnungsvolumens aufweist. Der Behälterdeckel 5 kann beispielsweise aus Metall oder aus Kunststoff realisiert sein. Die untere Behälterhälfte 4, die einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel 3 ausgebildet ist, kann beispielsweise beim Herstellen des Zylinderkopfdeckels 3 durch Metall-Tiefziehen oder durch ein Gießverfahren hergestellt werden. In Längsrichtung zum Verbrennungsmotor 1 erstreckt sich der Kühlmittelausgleichsbehälter 2 in etwa über die Hälfte des Letzteren, sodass ein relativ flaches, jedoch ausreichendes Behältervolumen mit dem erhöhten Ausdehnungsabschnitt 7 gegeben ist. Zum Anschluss an den Kühlmittelkreislauf können in der Seitenwand der unteren Behälterhälfte 4 Anschlussöffnungen 9 vorgesehen sein. Alternativ können an der Schnittstelle zwischen dem Kühlmittelausgleichsbehälter 2 und dem Verbrennungsmotor integrierte Anschlüsse vorgesehen sein. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel können eine verschließbare Einfüllöffnung sowie eine Füllstandsanzeige seitlich am Behälterdeckel 5 vorgesehen sein, die in der 2 jedoch nicht dargestellt sind. Insgesamt weist der am Motor direkt befestigte beziehungsweise integrierte Kühlmittelausgleichsbehälter 2 gemäß der Erfindung den Vorteil einer einfacheren Leitungsverlegung auf. Die ohnehin beengten Bereiche des Motorraums direkt am Kühlmodul beziehungsweise an der Stirnseite des Fahrerhauses werden auf diese Art und Weise freigehalten für andere Bauelemente.
• Sämtliche in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen sowie in der Zeichnung dargestellten Merkmale und Elemente können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (7)

1. Kühlmittelausgleichsbehälter für einen Kühlmittelkreislauf eines wassergekühlten Verbrennungsmotors (1) zur Entlüftung des Kreislaufs und zur Befüllung mit Kühlmittel, welcher ein Ausdehnungsvolumen für das Kühlmittel bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelausgleichsbehälter (2) unmittelbar am Verbrennungsmotor (1) angeordnet ist.
2. Kühlmittelausgleichsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelausgleichsbehälter (2) in einen Zylinderkopfdeckel (3) des Verbrennungsmotors (1) integriert ist.
3. Kühlmittelausgleichsbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelausgleichsbehälter (2) als ein Aufsatzteil auf dem Verbrennungsmotor (1) befestigt ist.
4. Kühlmittelausgleichsbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelausgleichsbehälter (2) mindestens teilweise einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel (3) ausgebildet ist.
5. Kühlmittelausgleichsbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine untere Behälterhälfte (4) des Kühlmittelausgleichsbehälters (2) in dem Zylinderkopfdeckel (3) ausgeformt ist und dass ein Behälterdeckel (5) vorgesehen ist.
6. Kühlmittelausgleichsbehälter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelausgleichsbehälter (2) über die Verbindung mit dem Verbrennungsmotor (1) direkt an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist.
7. Kühlmittelausgleichsbehälter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälterdeckel (5) vorgesehen ist, der bereichsweise einen erhöhten Deckel-Behälterabschnitt (7) aufweist, welcher nach oben ausgebaucht ist.