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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Entwicklung betrifft einen Ausgleichsbehälter für einen Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs mit einem Füllstandssensor.
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Hintergrund
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Gängige Kraftfahrzeuge mit einem Abwärme erzeugenden Antrieb weisen eine Kraftfahrzeugkühlungsanordnung mit einem Kühlmittelkreislauf auf, mittels welchem der Antrieb, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, mit zumindest einem Wärmetauscher, beispielsweise einem Wasserkühler, thermisch koppelbar ist. Im Kühlkreislauf zirkuliert ein Kühlmittel, beispielsweise ein mit Frostschutz versetztes Kühlwasser.
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Zum initialen Befüllen des Kühlmittelkreislaufs mit dem Kühlmittel sowie zur Separation und Abscheidung von unweigerlich im Kühlmittelkreislauf enthaltenen Gasblasen weisen gängige Kühlmittelkreisläufe einen Ausgleichsbehälter auf. Dieser weist typischerweise einen Zulauf für Kühlmittel sowie einen Ablauf für das Kühlmittel auf. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Kraftfahrzeugkühlung ist sicherzustellen, dass keine Leckage im Kühlmittelkreislauf vorhanden und das steht ausreichend Kühlmittel dem Kühlmittelkreislauf zirkuliert.
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Es ist insoweit Aufgabe der vorliegenden Weiterentwicklung, einen verbesserten Ausgleichsbehälter zusammen mit dem Verschluss für eine Kraftfahrzeugkühlungsanordnung bereitzustellen. Eine etwaige Leckage des Kühlmittelkreislaufs soll hiermit möglichst unmittelbar und frühzeitig erkannt werden bzw. erkennbar sein, um einer möglichen Überhitzung der Kraftfahrzeugkühlungsanordnung oder auch andere sich daraus ergebende Konsequenzen frühzeitig entgegenwirken zu können. Die Verbesserung soll möglichst universell für unterschiedlich konfigurierte oder unterschiedlich dimensionierte Ausgleichsbehälter implementierbar und unmittelbar anwendbar sein. Sie soll möglichst kostengünstig in bestehende Konzepte für Ausgleichsbehälter einbindbar sein.
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Formelhafte Ausgestaltungen
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Diese Aufgabe wird mit einem Verschlussdeckel gemäß Patentanspruch 1 sowie mit einem Ausgleichsbehälter gemäß Patentanspruch 13, ferner mit einer Kraftfahrzeugkühlungsanordnung nach Anspruch 14 und mit einem Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind dabei jeweils Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
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Demgemäß ist ein Verschlussdeckel für einen Ausgleichsbehälter einer Kraftfahrzeugkühlungsanordnung vorgesehen. Der Verschlussdeckel weist einen Deckelkörper und einen Füllstandssensor auf, welcher am Deckelkörper angeordnet ist. Der Füllstandssensor ermöglicht eine Messung des Füllstands des Kühlmittels im Innenraum des Ausgleichsbehälters. Der Deckelkörper ist abnehmbar am Ausgleichbehälter anordenbar. Er verschließt typischerweise eine Einfüllöffnung des Ausgleichsbehälters. Der Füllstandssensor ist ausschließlich am Verschlussdeckel, mithin an dessen Deckelkörper angeordnet. Dies ermöglicht eine universelle Verwendung des Füllstandssensors für unterschiedlichste Ausgleichsbehälter, welche mit ein und demselben Deckel prinzipiell verschließbar sind.
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Unterschiedliche Kraftfahrzeuge mit dementsprechend unterschiedlich großen oder unterschiedlich ausgestalteten Ausgleichsbehältern können mit ein und demselben Typ Verschlussdeckel verschlossen werden. Indem dieser Verschlussdeckel mit dem Füllstandssensor versehen ist kann für sämtliche Ausgleichsbehälter eine Füllstandsmessung bereitgestellt werden. Hierfür sind keinerlei Modifikationen am Behälter selbst vorzunehmen. Insoweit bietet die Implementierung des Füllstandssensors in oder an den Verschlussdeckel eine besonders kostengünstige und universell verwendbare Füllstandsmessung.
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Nach einer Weiterbildung weist der Füllstandssensor zumindest ein längserstrecktes erstes Sensorelement auf, welches bei einer Anordnung des Verschlussdeckels am Ausgleichsbehälter in einen Innenraum des Ausgleichsbehälters hineinragt. Der Verschlussdeckel ist typischerweise an einer Oberseite des Ausgleichsbehälters anordenbar. Er verschließt dort einen Einfüllstutzen. Indem der Füllstandssensor mit einem längserstreckten ersten Sensorelement in das Innere bzw. in den Innenraum des Ausgleichsbehälters hineinragt kann er in das im Behälter befindliche Kühlmittel eintauchen. Jenes Eintauchen kann mittels des zumindest ersten längserstreckten Sensor- oder Sondenelements unmittelbar detektiert werden. Sollte der Füllstand unter ein vorgegebenes Niveau absinken, sodass ein freies Ende des längserstreckten ersten Sensorelements nicht mehr in das Kühlmittel eintaucht so kann dies unmittelbar mittels des Sensorelements detektiert werden.
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Die Längserstreckung des ersten Sensorelements ist zumindest so lang oder länger als ein Abstand eines vorgegebenen Füllniveaus des Kühlmittels zur Oberseite des Ausgleichsbehälters. Auf diese Art und Weise ist sichergestellt, dass bei ordnungsgemäßem Füllstand des Kühlmittels im Ausgleichsbehälter ein Endabschnitt des ersten Sensorelements bei einem am Behälter montierten und eine Einfüllöffnung verschließenden Verschlussdeckel in das Kühlmittel eintaucht.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Füllstandssensor bzw. die Füllstandsonde ein zweites längserstrecktes Sensorelement oder ein entsprechendes Sondenelement auf. Das zweite Sensorelement kann mit dem ersten Sensorelement zusammenwirken. Es kann aber auch als separates redundantes Sensorelement vorgesehen sein. Das zweite Sensorelement kann weitreichend identisch zum ersten Sensorelement ausgestaltet sein. Es kann neben dem ersten Sensorelement eine zweite Messung des Füllstands vornehmen. Das erste und das zweite Sensorelement können sozusagen unabhängig voneinander jeweils eine Füllstandsmessung durchführen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist aber vorgesehen, dass das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement messtechnisch zusammenwirken, um den Füllstand des Kühlmittels im Ausgleichsbehälter zu bestimmen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung erstrecken sich das erste und das zweite Sensorelement parallel zueinander. Es kann ferner vorgesehen sein, dass das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement identische Längserstreckungen aufweisen. Auch können das erste und das zweite Sensorelement gleichartig am Verschlussdeckel angeordnet sein, sodass ein freies Ende des ersten Sensorelements und ein freies Ende des zweiten Sensorelements, welche Enden dem Verschlussdeckel abgewandt sind, in etwa auf der gleichen Höhe in Bezug auf die Längserstreckung von erstem und zweitem Sensorelement liegen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest eines von erstem und zweitem Sensorelement ein elektrisches Sensorelement. Auch können beide Sensorelemente, nämlich das erste und das zweite Sensorelement jeweils als elektrisches Sensorelement ausgestaltet sein. Auch bei Ausführungsformen, die lediglich ein einziges, nämlich das erste Sensorelement vorsehen, kann dieses erste Sensorelement als elektrisches Sensorelement ausgestaltet sein.
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Ein elektrisches Sensorelement eignet sich insbesondere für eine elektrische oder elektronische Auswertung einer Messgröße. Insoweit ist das elektrische Sensorelement typischerweise elektrisch signalgebend und/oder elektrisch signalübertragend mit einer elektrischen Auswerteeinheit oder Steuerung verbindbar oder es ist hiermit verbunden.
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Elektrische Signale, welche von zumindest einem von erstem und zweitem Sensorelement erzeugbar sind, können bei montierten Verschlussdeckel Aufschluss über den Füllstand im Inneren des Ausgleichsbehälters geben. Anhand elektrischen Signals, welches von zumindest einem von erstem und zweitem Sensorelement erzeugbar ist kann entweder festgestellt werden, ob der tatsächliche Füllstand im Inneren des Ausgleichsbehälters oberhalb eines vorgegebenen unteren Schwellwerts liegt.
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Ergänzend und in Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Amplitude oder die Frequenz des messbaren elektrischen Signals in direkter Korrelation zum tatsächlichen Füllstand im Inneren des Ausgleichbehälters stehen. Insoweit kann der Verschlussdeckel dazu ausgestaltet sein, mittels des Füllstandssensors den tatsächlichen Füllstand im Ausgleichbehälter quantitativ zu ermitteln und signalübertragend an eine Auswerteeinheit, respektive Steuerung des Kraftfahrzeugs, gegebenenfalls an eine Fahrer-Informations- oder Warnungseinheit weiterzuleiten.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verschlussdeckels weist zumindest eines von erstem und zweitem Sensorelement eine kapazitive Messelektrode auf. Bei Ausgestaltungen mit lediglich einem Sensorelement ist denkbar, dass die kapazitive Messelektrode eine Kapazitätsmessung in Bezug auf eine Wand des Ausgleichsbehälters durchführt. Die Wand des Ausgleichsbehälters wäre hierfür bevorzugt elektrisch leitend auszugestalten. Je nach Füllstand der Flüssigkeit, welche sich zwischen der Behälterwand und der kapazitiven Messelektrode befindet ändert sich die mittels der Messelektrode messbare elektrische Kapazität.
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Bei Ausgestaltungen des Verschlussdeckels, bei welchen das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement jeweils eine kapazitive Messelektrode aufweisen kann eine elektrische Kapazitätsmessung zwischen der ersten und der zweiten kapazitiven Messelektrode erfolgen. Für eine solche Ausgestaltung ist es nicht erforderlich, eine Behälterwand elektrisch leitend auszugestalten. Der Ausgleichsbehälter kann hierbei beispielsweise in Form eines Kunststoffbauteils ausgestaltet sein.
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Wenn das erste und das zweite Sensorelement jeweils mit einer kapazitiven Messelektrode ausgestattet sind kann eine quantitative Füllstandsmessung durchgeführt werden. Die zwischen den kapazitiven Messelektroden messbare dielektrische Kapazität ist ein direktes Maß für den Füllstand des Kühlmittels im Inneren des Ausgleichsbehälters.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest eines von erstem und zweitem Sensorelement mit einer elektrischen Isolierung überzogen. Die elektrische Isolierung kann beispielsweise eine Kunststoffisolierung sein. Die elektrische Isolierung verhindert einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement, insbesondere wenn beide Sensorelemente in das Kühlmittel eintauchen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Verschlussdeckel ferner einen von einer Unterseite des Deckelkörpers hervorstehenden Einsatz auf. Dieser ist derart ausgestaltet, dass er bei Anordnung des Verschlussdeckels an dem Einfüllstutzen des Ausgleichsbehälters diesen fluiddicht verschließt oder abdichtet. Mit Anordnung des Verschlussdeckels am Ausgleichsbehälter taucht der Einsatz in das Innere des Einfüllstutzens ein und dichtet gegen die Innenwand des Einfüllstutzens ab. Ein derartig abdichtender Einsatz kann insbesondere in Kombination mit einer Überdruckeinrichtung verwendet werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Deckelkörper eine Dichtscheibe auf, welche entgegen einer von einer Feder bereitgestellten Rückstellkraft in Richtung zu einer Oberseite des Deckelkörpers beweglich ist. Die Dichtscheibe kann insbesondere als Komponente einer Überdruckeinrichtung des Verschlussdeckels ausgestaltet sein. Sollte der Druck im Inneren des verschlossenen Ausgleichsbehälters über ein zulässiges maximales Niveau steigen, so kann die Dichtscheibe entgegen der Federkraft nach oben bewegt und einen Dichtsitz gegenüber dem Deckelkörper oder gegenüber dem Einsatz lösen. werden. Hierdurch kann eine Art erzwungene Leckagestellung temporär bereitgestellt werden, sodass überschüssiges Kühlmittel oder Dampf aus dem Inneren des Ausgleichsbehälters kontrolliert entweichen kann. Der Ausgleichbehälter kann auf diese Art und Weise schadfrei gehalten werden.
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Die Dichtscheibe kann nach einer Weiterbildung eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch welche das zumindest eine Sensorelement axial hindurchgeführt ist. Die Durchgangsöffnung kann konzentrisch in der Dichtscheibe liegen. Das längserstreckte Sensorelement oder eine elektrische Verbindung kann beispielsweise über eine Hülse durch die Durchgangsöffnung hindurchgeführt und mit einer Dichtmasse abgedichtet sein. Es ist denkbar, dass die Durchgangsöffnung mit einer Füllmasse oder Dichtmasse verfüllt ist, welche das Sensorelement abdichtend umschließt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste und/oder das zweite Sensorelement am Einsatz angeordnet sind. Da der Einsatz typischerweise an der Unterseite des Deckelkörpers angeordnet ist kann dieser vornehmlich zur Anordnung der in den Innenraum des Ausgleichsbehälters hineinragenden Sensorelemente fungieren.
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Es ist ferner denkbar, das oder die Sensorelemente an der beweglichen Dichtscheibe anzuordnen. Dies hätte den Vorteil, dass der oder die Sensorelemente im Falle einer durch Überdruck bedingten Bewegung der Dichtscheibe relativ zum Deckelkörper eine abrupte Füllstandsänderung detektieren können. Werden das oder die Sensorelemente zusammen mit der Dichtscheibe relativ zum Deckelkörper bzw. relativ zum Ausgleichsbehälter bewegt so verringert sich die Eintauchtiefe der Sensorelemente in das Kühlmittel. Dies kann unmittelbar mittels der signalübertragend mit den Sensorelementen verbundenen Auswerteeinheit detektiert werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass der Verschlussdeckel einen von einer Außenseite des Deckelkörpers zugänglichen Verbindungsstecker aufweist. Dieser ist elektrisch leitend mit zumindest einem von erstem und zweitem Sensorelement verbunden. Von Vorteil ist der Verbindungsstecker mit beiden, nämlich mit dem ersten und mit dem zweiten Sensorelement verbunden. Der Verbindungsstecker kann eine genormte Steckbuchse oder einen genormten Stecker an der Außenseite des Deckelkörpers aufweisen. Hierdurch kann der in den Verschlussdeckel integrierte Füllstandssensor elektrisch mit einer Auswerteeinheit verbunden werden. Für etwaige Wartungsarbeiten, so etwa für das Einfüllen von Kühlmittel in den Ausgleichsbehälter ermöglicht der Verbindungstecker eine temporäre signaltechnische Trennung des Füllstandssensors von einer kraftfahrzeugseitig angeordneten Auswerteeinheit oder Steuerung.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Verbindungsstecker in den Deckelkörper integriert oder er ist hieran angeformt. Der Verbindungstecker steht dabei von einer seitlichen Deckelwand oder von einer Oberseite des Deckelkörpers hervor. Der zumindest geringfügig von der Außenkontur des Deckelkörpers hervorstehende Verbindungstecker ermöglicht eine besonders intuitive und einfache Handhabung zur Herstellung einer elektrisch leitenden Steckverbindung zwischen dem Füllstandssensor und einer außerhalb des Ausgleichsbehälters angeordneten Auswerteeinheit oder Steuerung des Kraftfahrzeugs.
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Die elektrische Verbindung zwischen zumindest einem von erstem und zweitem Sensorelement und dem an der Außenseite des Deckelkörpers vorgesehenen Verbindungstecker ist längenveränderlich ausgestaltet. Ein oder mehrere Verbindungskabel zwischen dem zumindest einen Sensorelement und dem Verbindungsstecker können vergleichsweise lose und mit einer vorgegebenen Überlänge im Inneren des Deckelkörpers angeordnet sein. Ein Ende des Kabels ist dabei fest mit zumindest einem von erstem und zweitem Sensorelement verbunden während das gegenüberliegende Ende fest mit dem Verbindungsstecker verbunden ist. Eine Überlänge des Kabels ermöglicht eine Relativbewegung des Sensorelements oder der Sensorelemente relativ zum Deckelkörper.
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Nach einem weiteren Aspekt ist ferner ein Ausgleichbehälter einer Kraftfahrzeugkühlungsanordnung vorgesehen. Dieser weist einen zur Aufnahme eines Kühlmittels ausgestalteten Innenraum auf. Der Innenraum des Ausgleichsbehälters ist von einer Behälterwand begrenzt. Mit anderen Worten bildet die Behälterwand den Innenraum des Ausgleichsbehälters. Der Ausgleichsbehälter weist ferner einen die Behälterwand durchsetzenden oder unterbrechenden Einfüllstutzen auf, an welchem ein zuvor beschriebener Verschlussdeckel angeordnet bzw. lösbar anordenbar ist.
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Der Ausgleichbehälter weist typischerweise eine Behälterwand aus Kunststoff auf. Die Behälterwand kann ein- oder mehrteilig ausgestaltet sein. Sie kann als Blasformteil oder als Spritzgussbauteil ausgestaltet sein. Der Einfüllstutzen befindet sich typischerweise an einem, bezogen auf die spätere Einbauposition im Kraftfahrzeug oberen Endabschnitt oder an einer Oberseite des Ausgleichsbehälters. Da der Verschlussdeckel mit einem Füllstandssensor versehen ist kann durch bestimmungsgemäßes Verschließen des Einfüllstutzens eine unmittelbare Füllstandsmessung des Kühlmittels im Innenraum des Behälters durchgeführt werden, ohne dass hierfür etwaige Modifikationen an der Behälterwand vorzunehmen wären. Die Integration des Füllstandssensors in den Verschlussdeckel ist für nahezu sämtliche Ausgestaltungen von Ausgleichsbehältern für Kraftfahrzeugkühlungsanordnung möglich und stellt eine unmittelbare funktionelle Erweiterung des Ausgleichbehälters dar.
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Nach einem weiteren Aspekt ist schließlich eine Kraftfahrzeugkühlungsanordnung vorgesehen, die eine Wärmequelle, zumindest einen Wärmetauscher und einen zuvor beschriebenen Ausgleichsbehälter aufweist. Die Wärmequelle, der zumindest eine Wärmetauscher und der Ausgleichsbehälter sind über den Kühlmittelkreislauf fluidführend miteinander verbunden.
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Die Kraftfahrzeugkühlungsanordnung kann ferner mit einer Auswerteeinheit oder mit einer Steuerung versehen sein, welche signalübertragend mit dem Füllstandssensor des Verschlussdeckels verbindbar ist oder verbunden ist. Die Auswerteeinheit ermöglicht eine permanente oder temporäre Messung des Füllstands im Inneren des Ausgleichsbehälters. Sollte der Füllstand des Kühlmittels im Ausgleichsbehälter unter ein vorgegebenes Niveau fallen, so kann dies mittels der Auswerteeinheit detektiert werden. Entsprechende Informationen können alsdann an eine Kraftfahrzeugsteuerung weitergereicht werden, sodass entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit dazu ausgebildet sein, in einer Anzeige im Kraftfahrzeuginnenraum ein entsprechendes Warnsignal zu erzeugen.
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Nach einem weiteren Aspekt ist schließlich ein Kraftfahrzeug mit einer zuvor beschriebenen Kraftfahrzeugkühlungsanordnung bzw. mit einem zuvor beschriebenen Ausgleichsbehälter vorgesehen. Der Ausgleichsbehälter ist hierbei mit einem zuvor beschriebenen Verschlussdeckel verschließbar oder verschlossen. Der in den Deckel integrierte Füllstandssensor ermöglicht eine Echtzeitmessung des Füllstandes des Kühlmittels im Innenraum des Ausgleichsbehälters.
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Figurenliste
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Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten werden im nachfolgenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:
- 1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs,
- 2 eine schematische Darstellung einer Kraftfahrzeugkühlungsanordnung in Form eines Blockschaltbilds,
- 3 einen Querschnitt durch einen Ausgleichsbehälter,
- 4 eine vergrößerte Darstellung der 3 im Bereich des Verschlussdeckels und
- 5 eine perspektivische Darstellung des vom Ausgleichsbehälter separierten Verschlussdeckel
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Detaillierte Beschreibung
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Das in 1 schematisch gezeigte Kraftfahrzeug 1 weist eine selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie 2 mit einem als Fahrgastzelle fungierenden Innenraum 3 auf. Dem Innenraum 3 vorgelagert ist ein Motorraum 5 vorgesehen, in welchem sich eine in 2 schematisch gezeigte Wärmequelle 30 mit einem Kühlmittelkreislauf 6 befindet. Die Wärmequelle 30 kann insbesondere als Verbrennungsmotor ausgestaltet sein. Der in 2 schematisch gezeigte Kühlmittelkreislauf 6 weist neben der Wärmequelle 30 einen Wärmetauscher 31, eine Pumpe 32 und eine Kühlmittelleitung 33 auf. Diese dient der kontrollierten Zirkulation eines Kühlmittels 34 durch den geschlossenen Kühlmittelkreislauf 6.
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Der Wärmetauscher 31 kann als Wasserkühler ausgestaltet sein, welcher typischerweise an einer Frontpartie der Karosserie 2 angeordnet und von Fahrtwind umströmt ist. Ferner kann ein weiterer Wärmetauscher 35 im Kühlmittelkreislauf stromabwärts der Wärmequelle 30 angeordnet sein, mittels welchem der Innenraum 3 des Kraftfahrzeugs 1 bedarfsgerecht beheizt werden kann.
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Der Kühlmittelkreislauf 6 weist ferner einen Ausgleichsbehälter 40 auf, welcher typischerweise stromaufwärts der Pumpe 32 im Kühlmittelkreislauf 6 angeordnet ist. Der Ausgleichsbehälter 40 weist eine Behälterwand 41 und eine mittels eines Verschlussdeckels 20 verschließbare Öffnung 42 auf. Die Öffnung 42 befindet sich an einer Oberseite der Behälterwand 41. In diesem Bereich ist, wie insbesondere in 4 gezeigt, ein zumindest geringfügig von der Oberseite der Behälterwand 41 nach oben ragende Einfüllstutzen 43 vorgesehen. Der Einfüllstutzen 43 weist an seiner Außenseite einen Gewindeabschnitt 44 auf. Der Gewindeabschnitt 44 ist als Außengewinde oder Innengewinde ausgestaltet. Über den Einfüllstutzen 43 und die hiervon gebildeten Öffnung 42 in der Oberseite der Behälterwand 41 kann ein Kühlmittel 34 in den Innenraum 45 des Ausgleichsbehälters 40 eingefüllt werden.
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In 4 ist eine Verschlussposition des Verschlussdeckels 20 am Ausgleichbehälter 40 gezeigt. Der Verschlussdeckel 20 weist einen Deckelkörper 21 mit einer seitlichen Deckelwand 22 auf. Die seitliche Deckelwand 22 kann, wie in 5 schematisch dargestellt, eine Art Riffelung aufweisen, mittels welcher der Deckelkörper 21 besonders gut und rutschsicher umschlossen werden kann. An einer Innenseite der seitlichen Deckelwand 22 ist ebenfalls ein Gewindeabschnitt 24 vorgesehen, welcher mit dem Außengewinde oder Innengewinde bzw. mit dem Gewindeabschnitt 44 des Einfüllstutzens 43 zusammenwirkt. Der Gewindeabschnitt 24 ist als Innengewinde ausgestaltet. Der Verschlussdeckel 20 ist insoweit als Schraubverschluss ausgestaltet.
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Der Verschlussdeckel 20 weist ferner einen Einsatz 25 auf, welcher an einer Unterseite des Deckelkörpers 21 angeordnet ist. Der Einsatz 25 ist starr am Deckelkörper 21 angeordnet und dichtet den Einfüllstutzen 43 bei montiertem Verschlussdeckels 20 ab. Am oder in dem Einsatz ist eine Dichtscheibe 47 beweglich gelagert. In der in 4 gezeigten Grundstellung liegt die Dichtscheibe 47 mit ihrer nach unten, dem Innenraum 45 zugewandten Stirnfläche abdichtend am Einsatz 25 an. Sie kann entgegen der Rückstellkraft einer Feder 58 in eine angehobene Lösestellung überführt werden, nämlich insbesondere, wenn im Innenraum 45 ein über einem zulässigen Schwellwert liegender Überdruck vorherrscht.
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Die Feder 58 kann entgegen einer elastischen Rückstellkraft in Axialrichtung, d. h. in Vertikalrichtung gemäß 3 oder 4 komprimiert werden, womit die Tellerscheibe ausgestaltete Dichtscheibe 47 mit einer dort vorgesehenen Dichtung geöffnet werden kann und somit der Überdruck oder Unterdruck ausgeglichen werden kann. Ein oberes Ende der Feder 58 liegt am Einsatz 25 an. Ein unteres Ende der Feder 58 liegt an der Dichtscheibe 47 an.
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In der gegenüber der Grundstellung angehobenen Lösestellung kann eine Überdruckentlastung bereitgestellt werden. Das flüssige und/oder gasförmige Kühlmittel 34 kann aus dem Innenraum 45 kontrolliert entweichen. Eine Beschädigung des Ausgleichsbehälters 40 als auch des gesamtem Kühlkreislaufs 6 kann hierdurch vermieden werden. Der oberhalb des Einsatzes 25 liegende Bereich des Deckelkörpers 21 ist gegenüber der Umgebung gas- und/oder fluiddurchlässig.
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Die Dichtscheibe 47 weist in etwa mittig eine Durchgangsöffnung 48 auf, durch welche die Sensorelemente 54, 55 axial hindurchgeführt sind. Für die Durchführung der Sensorelemente 54, 55 durch die Dichtscheibe 47 kann eine gesonderte Hülse 49 vorgesehen sein. Die Hülse 49 kann als Ummantelung für die Sensorelement 54, 55 oder für entsprechende Kabel 51, 53 fungieren. Der Zwischenraum zwischen der Hülse 49, den Sensorelementen 54, 55 oder entsprechenden Kabeln 51, 53 als auch ein Zwischenraum zwischen der Hülse 49 und der Durchgangsöffnung 48 kann mit einer Füllmasse oder Dichtmasse abdichtend ausgefüllt sein. Die Sensorelement 54, 55 und/oder die Kabel 51, 53 können in die Hülse 49 und/oder in die Dichtscheibe 47 eingespritzt sein.
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Der Einsatz 25 weist, wie in 4 dargestellt eine scheibenförmige oder zylindrische Gestalt mit einer in seiner Außenwand ringsum verlaufenden Nut 26 auf. In der Nut 26 ist eine Dichtung 27 umlaufend angeordnet. In der in 4 gezeigten Verschlussposition befindet sich der Einsatz 25 abdichtend mit einem hierzu korrespondierend ausgestalteten zylindrischen Abschnitt 46 der Behälterwand 41 in Eingriff. Der zylindrische Abschnitt 46 weist nach oben eine radiale Erweiterung auf. Der Einsatz 25 ist in der in 4 gezeigten Grundkonfiguration abdichtend im zylindrischen Abschnitt 46 gelagert.
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An der Unterseite 29 des Deckelkörpers 21 ist ein Füllstandssensor 50 vorgesehen. Der Füllstandssensor 50 ist als Messsonde 52 ausgestaltet, welche bei bestimmungsgemäßer Befüllung des Ausgleichsbehälters 40 mit Kühlmittel 34 zumindest abschnittsweise in das Kühlmittel 34 eintaucht. Der Füllstandssensor 50 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein erstes Sensorelement 54 und ein zweites Sensorelement 55 auf. Das erste und das zweite Sensorelement 54, 55 erstrecken sich parallel zueinander. Die Sensorelemente 54, 55 weisen eine identische Längserstreckung auf. Sie können ferner von einer elektrisch isolierenden Ummantelung 59 umgeben sein, oder ohne Ummantelung voneinander im Abstand stehen, so dass keine elektrische Verbindung zueinander entsteht. Die Sensorelement 54,55 sind insbesondere als kapazitive Messelektroden 56,57 ausgestaltet oder weisen derartige Messelektroden auf.
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Die Sensorelemente 54, 55 können insoweit aus entsprechenden Messelektrode 56, 57 bestehen. Auch kann der gesamte, in den Verschlussdeckel 20 integrierte Sensor 50 im Wesentlichen von den Sensorelementen 54, 55 gebildet sein. Auf diese Art und Weise kann eine besonders preiswerte und günstige Sensorimplementierung geschaffen werden. Eine Auswertung der elektrischen Signale des Sensors kann außerhalb des Verschlussdeckels in einem thermisch weniger beanspruchten Bereich des Kraftfahrzeugs erfolgen.
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Montagetechnisch sind die Sensorelemente 54,55 an einer Unterseite des Einsatzes 25 angeordnet. Auf diese Art und Weise ist sichergestellt, dass sie bei bestimmungsgemäßer Montage des Verschlussdeckels 20 am Ausgleichsbehälter 40 in die dort vorhandene Flüssigkeit eintauchen. Die kapazitiven Messelektroden 56, 57 dienen der Messung einer Dielektrizitätskonstanten zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement 54, 55. Mit einer Änderung des Füllstandes des Kühlmittels 34 im Innenraum 45 des Ausgleichbehälters 40 ändert sich die zwischen dem ersten und den zweiten Sensorelement 54, 55 messbare Dielektrizitätskonstante.
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Die Sensorelement 54, 55 sind über Kabel 51, 53, elastische, leitende Elemente oder mittels einer Schleifkontakteinrichtung mit einem Verbindungstecker 28 verbunden. In der Darstellung gemäß 4 befindet sich der Verbindungstecker 28 an der Oberseite 23 des Deckelkörpers 21. In der hiervon abweichenden Ausgestaltung gemäß 5 befindet sich der Verbindungsstecker stecke 28 an der seitlichen Deckelwand 22. Der Verbindungsstecker steht hierbei entweder von der Oberseite 23 oder von der Deckelwand 22 hervor. Er ist auf diese Art und Weise besonders leicht ergreifbar und kann besonders einfach mit einem hiermit korrespondierend ausgestalteten Stecker verbunden werden. Der Verbindungsstecker 28 ist vorliegend als Steckbuchse ausgestaltet.
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In 2 ist ferner gezeigt, dass der Verschlussdeckel 20 über ein Verbindungskabel 62 mit einer Auswerteeinheit 60 oder Steuerung des Kraftfahrzeugs 1 verbindbar bzw. verbunden ist. Elektrische Signale, die vom ersten und zweiten Sensorelement 54, 55 erzeugt erzeugbar sind, können über die Kabel 51, 53 und über das mit dem Verschlussdeckel 20 verbundene Verbindungskabel an die Auswerteeinheit 60 übertragen werden. Dort kann eine messtechnische Auswertung der Signale erfolgen. Die Auswerteeinheit 60 kann als separate Auswerteeinheit ausgestaltet sein. Sie kann aber auch in eine Kraftfahrzeugsteuerung bzw. in ein zentrales Kraftfahrzeugsteuergerät oder in eine zentrale Steuerung der Kraftfahrzeugkühlungsanordnung 10 integriert sein.
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Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltung der Erfindung zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Erfindung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Erfindung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Kraftfahrzeugkarosserie
- 3
- Innenraum
- 5
- Motorraum
- 6
- Kühlmittelkreislauf
- 10
- Kraftfahrzeugkühlungsanordnung
- 20
- Verschlussdeckel
- 21
- Deckelkörper
- 22
- Deckelwand
- 23
- Oberseite
- 24
- Gewindeabschnitt
- 25
- Einsatz
- 26
- Nut
- 27
- Dichtung
- 28
- Verbindungsstecker
- 29
- Unterseite
- 30
- Wärmequelle
- 31
- Wärmetauscher
- 32
- Pumpe
- 33
- Kühlmittelleitung
- 34
- Kühlmittel
- 35
- Wärmetauscher
- 40
- Ausgleichsbehälter
- 41
- Behälterwand
- 42
- Öffnung
- 43
- Einfüllstutzen
- 44
- Gewindeabschnitt
- 45
- Innenraum
- 46
- zylindrischer Abschnitt
- 47
- Dichtscheibe
- 48
- Durchgangsöffnung
- 49
- Hülse
- 50
- Füllstandssensor
- 51
- Kabel
- 52
- Messsonde
- 53
- Kabel
- 54
- Sensorelement
- 55
- Sensorelement
- 56
- Messelektrode
- 57
- Messelektrode
- 58
- Feder
- 59
- Ummantelung
- 60
- Auswerteeinheit
- 62
- Verbindungskabel
