DE102017120056A1

DE102017120056A1 - Expansion tank for a cooling system of a vehicle and vehicle with such a reservoir

Info

Publication number: DE102017120056A1
Application number: DE102017120056.8A
Authority: DE
Inventors: Claudenê Correia
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2019-02-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ausgleichsbehälter (1) für ein Kühlsystems einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges. Eine horizontale Trennwand (4) unterteilt ein Behältervolumen des Ausgleichsbehälters (1), in welchem sich ein Mindestvolumen an Kühlflüssigkeit befindet, in ein unteres Teilvolumen (5) und ein oberes Teilvolumen (6). Eine Durchlassöffnung (8) verbindet die beiden Teilvolumen miteinander, wobei im unteren Teilvolumen (5) eine mit dem Kühlsystem verbundenen Absaugöffnung (10) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Durchlassöffnung (8) in der Trennwand (4) oberhalb der Absaugöffnung (10) angeordnet ist, wobei die Trennwand (4) außenseitig umlaufend und dichtend mit einer Wandfläche (7) des Ausgleichsbehälters (1) verbunden ist. Dabei ist das Mindestvolumen der Kühlflüssigkeit (12) im unteren Teilvolumen (5) angeordnet und ein Flüssigkeitsspiegel (13) des Mindestvolumens im unteren Teilvolumen (5) liegt unabhängig von einer Neigung gegenüber einer Horizontalebene (14) unterhalb der Trennwand (4) und oberhalb der Absaugöffnung (10). Die Durchlassöffnung (8) und die Trennwand (4) sind derart ausgestaltet und relativ zu der Absaugöffnung (10) angeordnet, dass die Absaugöffnung (10) bis zu einem maximalen Neigungswinkel (15) des Flüssigkeitsspiegels (13) gegenüber der Horizontalebene (14) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (13) liegt. Bei dem maximalen Neigungswinkel (15) erstreckt sich der Flüssigkeitsspiegel von einem Öffnungsrandabschnitt (18) der Durchlassöffnung (8) in der Trennwand (4) in Richtung eines die Absaugöffnung (10) begrenzenden Randabschnittes (19) einer Bodenwand (9) des Ausgleichsbehälters (1).The invention relates to an expansion tank (1) for a cooling system of a liquid-cooled internal combustion engine of a vehicle. A horizontal partition wall (4) divides a container volume of the expansion tank (1), in which a minimum volume of cooling liquid is located, into a lower partial volume (5) and an upper partial volume (6). A passage opening (8) connects the two partial volumes to one another, wherein a suction opening (10) connected to the cooling system is arranged in the lower partial volume (5). According to the invention, provision is made for the passage opening (8) to be arranged in the dividing wall (4) above the suction opening (10), wherein the dividing wall (4) is circumferentially and sealingly connected to a wall surface (7) of the compensating tank (1) on the outside. Here, the minimum volume of the cooling liquid (12) in the lower part volume (5) is arranged and a liquid level (13) of the minimum volume in the lower part volume (5) is independent of an inclination to a horizontal plane (14) below the partition (4) and above the Suction opening (10). The passage opening (8) and the dividing wall (4) are configured and arranged relative to the suction opening (10) such that the suction opening (10) extends below a maximum angle of inclination (15) of the liquid level (13) relative to the horizontal plane (14) the liquid level (13) is located. At the maximum angle of inclination (15), the liquid level extends from an opening edge section (18) of the passage opening (8) in the dividing wall (4) in the direction of an edge section (19) of a bottom wall (9) of the expansion tank (1) delimiting the suction opening (10) ).

Description

Die Erfindung betrifft einen Ausgleichsbehälter für ein Kühlsystems einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges mit

• einer ein Behältervolumen des Ausgleichsbehälters in ein unteres Teilvolumen und ein oberes Teilvolumen unterteilenden horizontalen Trennwand,
• einer im unteren Teilvolumen angeordneten und mit dem Kühlsystem verbundenen Absaugöffnung,
• einem Mindestvolumen einer im Ausgleichsbehälter befindlichen Kühlflüssigkeit
• einer die beiden Teilvolumen verbindenden Durchlassöffnung für die Kühlflüssigkeit.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem derartigen Ausgleichsbehälter.The invention relates to a surge tank for a cooling system of a liquid-cooled internal combustion engine of a vehicle with

A horizontal partition which divides a tank volume of the expansion tank into a lower partial volume and an upper partial volume,
A suction opening arranged in the lower partial volume and connected to the cooling system,
• a minimum volume of coolant in the expansion tank
• One of the two sub-volume connecting passage opening for the cooling liquid.

Moreover, the invention relates to a vehicle with such a reservoir.

Ein Ausgleichsbehälter der genannten Art ist bereits aus der DE 202 17 307 U1 bekannt. Dieser Ausgleichsbehälter weist eine sich horizontal erstreckende Trennwand auf, welche innerhalb des Ausgleichsbehälters unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels eines Mindestvolumens einer im Ausgleichsbehälter angeordneten Kühlflüssigkeit angeordnet ist. Die Trennwand ist über einen zentralen Sockel derart am Boden des Ausgleichsbehälters angeordnet, dass sich zwischen einem umlaufenden Rand der Trennwand und einer Innenwandung des Behälters eine spaltförmige Durchlassöffnung für die Kühlflüssigkeit ausbildet. Durch die Trennwand wird die im Ausgleichsbehälter befindliche Kühlflüssigkeit in einen teilweise aufgeschäumten Bereich oberhalb der Trennwand, in welchem auch die Luftabscheidung aus der Kühlflüssigkeit erfolgt, und einen beruhigten Bereich unterhalb der Trennwand getrennt. Die Absaugöffnung befindet sich am Boden des Ausgleichsbehälters, im beruhigten Bereich unterhalb der Trennwand und ist benachbart des zentralen Sockels angeordnet.A surge tank of the type mentioned is already out of the DE 202 17 307 U1 known. This surge tank has a horizontally extending partition, which is arranged within the surge tank below a liquid level of a minimum volume of a coolant arranged in the surge tank. The partition is arranged on a central base at the bottom of the surge tank, that forms a gap-shaped passage opening for the cooling liquid between a peripheral edge of the partition wall and an inner wall of the container. Through the partition wall, the cooling liquid located in the expansion tank is separated into a partially foamed area above the dividing wall, in which also the air separation from the cooling liquid, and a calmed area below the dividing wall. The suction opening is located at the bottom of the expansion tank, in the calmed area below the partition wall and is arranged adjacent to the central base.

Weitere Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit mit einer oder mehreren Trennwänden zur Realisierung einer Luftabscheidung aus der Kühlflüssigkeit sind in der EP 1 878 891 A1 und der EP 3 032 064 A1 offenbart.Further expansion tank for cooling liquid with one or more partitions for the realization of an air separation from the cooling liquid are in the EP 1 878 891 A1 and the EP 3 032 064 A1 disclosed.

Gegenstand der DE 603 16 566 T2 ist ein Ausgleichsbehälter für Hydraulikflüssigkeit eines Bremssystems mit einer an einer Behälterdecke angeordneten Überlaufschutz-Trennwand. Subject of the DE 603 16 566 T2 is a hydraulic fluid reservoir for a brake system with an overflow protection partition disposed on a container ceiling.

Durch die Trennwand sollen die Verluste an Hydraulikflüssigkeit durch die Versorgungsöffnung eingeschränkt werden.The partition wall is intended to limit the losses of hydraulic fluid through the supply opening.

In einem Ausgleichsbehälter für ein Kühlsystem einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges befindet sich neben dem Mindestvolumen an Kühlflüssigkeit, durch welche ein Ansaugen von Luft in das Kühlsystem verhindert werden soll, auch eine sogenannte Luftvorlage. Als Luftvorlage wird die erforderliche Luftmenge im Ausgleichsbehälter bezeichnet, welche eine Ausdehnung der Kühlflüssigkeit im Kühlsystem infolge einer Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit ausgleicht. Dementsprechend benötigen große Kühlsysteme auch eine große Luftvorlage im Ausgleichsbehälter. Bei einem zu geringen Mindestvolumen an Kühlflüssigkeit im Ausgleichsbehälter kann es insbesondere bei Kurvenfahrt und/oder bei einem Beschleunigungs- oder Bremsvorgang des Fahrzeuges und/oder bei einer Straßenneigung dazu kommen, dass die Kühlflüssigkeit innerhalb des Behälters derart verdrängt wird, dass über die Absaugöffnung Luft in das Kühlsystem gesaugt wird. Das Absaugen von Luft kann durch eine Vergrößerung des Mindestvolumens der Kühlflüssigkeit verhindert werden. Hierdurch wird jedoch gleichzeitig die Luftvorlage im Ausgleichsbehälter verkleinert und reicht dann je nach Größe des Kühlsystems möglicherweise nicht mehr aus, um eine Ausdehnung der Kühlflüssigkeit infolge einer Temperaturerhöhung derselben auszugleichen.In an expansion tank for a cooling system of a liquid-cooled internal combustion engine of a vehicle is located next to the minimum volume of cooling liquid, by which a suction of air into the cooling system is to be prevented, also a so-called air template. As an air template, the required amount of air in the expansion tank is called, which compensates for expansion of the cooling liquid in the cooling system due to a change in temperature of the cooling liquid. Accordingly, large cooling systems also require a large air reservoir in the surge tank. If the minimum volume of cooling liquid in the expansion tank is too small, it can occur, in particular during cornering and / or during an acceleration or braking process of the vehicle and / or at a road gradient, that the cooling liquid within the container is displaced in such a way that air enters the suction opening the cooling system is sucked. The suction of air can be prevented by increasing the minimum volume of the cooling liquid. As a result, however, the air original is simultaneously reduced in the expansion tank and then depending on the size of the cooling system may not be sufficient to compensate for an expansion of the cooling liquid due to a temperature increase thereof.

Um eine größere Luftvorlage und ein größeres Mindestvolumen an Kühlflüssigkeit aufzunehmen, müsste das Behältervolumen des Ausgleichsbehälters entsprechend vergrößert werden. Aufgrund der vorhanden Bauraumeinschränkungen im Motorraum des Fahrzeuges scheidet diese Lösung jedoch aus.To accommodate a larger air intake and a larger minimum volume of coolant, the reservoir volume of the surge tank would have to be increased accordingly. However, due to the available installation space restrictions in the engine compartment of the vehicle, this solution is ruled out.

Da eine Vergrößerung des Ausgleichsbehälters also nicht praktikabel ist, müsste der Druck im Kühlsystem beispielsweise durch ein geändertes Deckelventil erhöht werden. In dem Fall einer Druckerhöhung ist es jedoch erforderlich, sämtliche Komponenten des Kühlsystems und auch den Befüllprozess des Kühlsystems in der Produktion auf das neue Druckniveau abzusichern.Since an enlargement of the expansion tank is therefore not practical, the pressure in the cooling system would have to be increased, for example, by a modified cover valve. In the case of a pressure increase, however, it is necessary to secure all components of the cooling system and also the filling process of the cooling system in production to the new pressure level.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den einen großen Kühlkreislauf in mehrere kleine Kühlkreisläufe aufzuteilen. Da dann jedoch jeder kleine Kühlkreislauf einen eigenen Ausgleichsbehälter benötigt, ergeben sich ebenfalls Probleme hinsichtlich der Bauraumeinschränkungen im Motorraum des Fahrzeuges.Another possibility is to divide a large cooling circuit into several small cooling circuits. However, since then every small cooling circuit requires its own reservoir, also arise problems in terms of space limitations in the engine compartment of the vehicle.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Kühlkreislaufvolumen der Kühlflüssigkeit durch die Nutzung von luftgekühlten statt flüssigkeitsgekühlten Komponenten zu reduzieren. Jedoch ergeben sich auch hier Probleme mit dem eingeschränkten Bauraum, da luftgekühlte Komponenten mehr Freiraum zur Zirkulation der Luft benötigen.Another possibility is to reduce the cooling circuit volume of the cooling liquid by using air-cooled rather than liquid-cooled components. However, problems arise here with the limited space, since air-cooled components need more space to circulate the air.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Ausgleichsbehälter für ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen, welcher bei einem geringen Bauraumbedarf eine ausreichend große Luftvorlage für das Kühlsystem zur Verfügung stellt und bei welchem ein Ansaugen von Luft durch die Absaugöffnung auch bei einer dynamischen Fahrt des Fahrzeuges verhindert wird. Against this background, the invention has the object to provide a comparison with the prior art improved reservoir for a cooling system of an internal combustion engine of a vehicle available, which provides a sufficiently large air supply for the cooling system with a small space requirement available and in which a suction is prevented by air through the suction opening even with a dynamic ride of the vehicle.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Ausgleichsbehälter gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a surge tank according to the features of claim 1. The dependent claims relate to particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also ein Ausgleichsbehälter für ein Kühlsystem einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges vorgesehen, bei welchem

• die Durchlassöffnung in der Trennwand oberhalb der Absaugöffnung angeordnet ist, wobei die Trennwand außenseitig umlaufend und dichtend mit einer Wandfläche des Ausgleichsbehälters verbunden ist,
• das Mindestvolumen der Kühlflüssigkeit im unteren Teilvolumen angeordnet ist und ein Flüssigkeitsspiegel des Mindestvolumens im unteren Teilvolumen unabhängig von einer Neigung gegenüber einer Horizontalebene unterhalb der Trennwand und oberhalb der Absaugöffnung liegt,
• die Durchlassöffnung und die Trennwand derart ausgestaltet und relativ zu der Absaugöffnung angeordnet sind, dass die Absaugöffnung bis zu einem maximalen Neigungswinkel des Flüssigkeitsspiegels gegenüber der Horizontalebene unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt, wobei sich der Flüssigkeitsspiegel bei dem maximalen Neigungswinkel von einem Öffnungsrandabschnitt der Durchlassöffnung in der Trennwand in Richtung eines die Absaugöffnung begrenzenden Randabschnittes der Wandfläche des Ausgleichsbehälters erstreckt.

According to the invention, therefore, an expansion tank for a cooling system of a liquid-cooled internal combustion engine of a vehicle is provided, in which

The passage opening is arranged in the dividing wall above the suction opening, wherein the dividing wall is peripherally peripherally and sealingly connected to a wall surface of the compensating tank,
The minimum volume of the cooling liquid is arranged in the lower partial volume and a liquid level of the minimum volume in the lower partial volume is independent of an inclination relative to a horizontal plane below the dividing wall and above the suction opening,
• the passage opening and the partition wall are configured and arranged relative to the suction opening such that the suction opening lies below the liquid level up to a maximum angle of inclination of the liquid level with respect to the horizontal plane, wherein the liquid level at the maximum angle of inclination of an opening edge portion of the passage opening in the partition wall extends in the direction of the suction opening limiting edge portion of the wall surface of the surge tank.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird erreicht, dass bei allen Fahrzuständen des Fahrzeuges, insbesondere bei einer Kurvenfahrt, einem Bremsvorgang oder einem Beschleunigungsvorgang des Fahrzeuges oder bei einer Straßenneigung gewährleistet ist, dass die Absaugöffnung unterhalb des sich im unteren Teilvolumen unterhalb der horizontalen Trennwand erstreckenden Flüssigkeitsspiegels liegt. Hierdurch wird ein Absaugen von Luft durch die Absaugöffnung und ein Einleiten der Luft in das über einen Saugstutzen und eine Leitung mit dem Ausgleichsbehälter verbundenen Kühlsystem der Brennkraftmaschine verhindert. Das Mindestvolumen der Kühlflüssigkeit wird bei dynamischer Fahrt des Fahrzeuges bzw. bei den genannten Fahrzuständen in dem durch die Trennwand begrenzten unteren Teilvolumen bewegt bzw. verdrängt. Durch die horizontale Trennwand wird eine Anordnung der Kühlflüssigkeit in dem oberen Teilvolumen zumindest bis zu einem maximalen Neigungswinkel verhindert, sodass ein geringeres Mindestvolumen an Kühlflüssigkeit benötigt wird, um ein Absaugen von Luft durch die Absaugöffnung zu verhindern. Die Durchlassöffnung gewährleistet, dass die sich bei einer Temperaturerhöhung ausdehnende Kühlflüssigkeit in das obere Teilvolumen gelangt bzw. bei einer Abkühlung wieder aus dem oberen Teilvolumen in das untere Teilvolumen fließen kann. Durch das reduzierte Mindestvolumen an Kühlflüssigkeit vergrößert sich gleichzeitig die Luftvorlage im Ausgleichsbehälter. Der maximale Neigungswinkel, bei welchem gewährleistet ist, dass die Absaugöffnung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt, hängt unmittelbar von der Abmessung der Durchlassöffnung und/oder der Abmessung der Absaugöffnung und/oder von einem Abstand der die Durchlassöffnung aufnehmenden Trennwand von der in einer Bodenfläche des Ausgleichsbehälters angeordneten Absaugöffnung ab.As a result of the embodiment according to the invention, it is ensured that during all driving conditions of the vehicle, in particular during cornering, a braking process or an acceleration process of the vehicle or at a road incline, the exhaust opening lies below the liquid level extending below the horizontal partition wall in the lower subvolume. In this way, a suction of air through the suction opening and an introduction of the air in the connected via a suction nozzle and a line to the expansion tank cooling system of the internal combustion engine is prevented. The minimum volume of the cooling liquid is moved or displaced in the case of dynamic driving of the vehicle or in the mentioned driving conditions in the lower partial volume bounded by the dividing wall. The horizontal partition wall prevents the arrangement of the cooling liquid in the upper partial volume, at least up to a maximum angle of inclination, so that a smaller minimum volume of cooling liquid is required in order to prevent suction of air through the suction opening. The passage opening ensures that the coolant, which expands when the temperature increases, enters the upper partial volume or, in the case of cooling, can flow again from the upper partial volume into the lower partial volume. Due to the reduced minimum volume of coolant, the air supply in the expansion tank simultaneously increases. The maximum angle of inclination, at which it is ensured that the suction opening is below the liquid level, depends directly on the dimension of the passage opening and / or the dimension of the suction opening and / or a distance of the passage wall receiving the separating wall from that arranged in a bottom surface of the surge tank Suction opening off.

Es hat sich als besonders praktikabel erwiesen, dass die Abmessungen der Durchlassöffnung und/oder der Absaugöffnung und/oder ein Abstand der Trennwand von der Absaugöffnung derart gewählt sind, dass der maximale Neigungswinkel des Flüssigkeitsspiegels gegenüber der Horizontalebene, in welcher die Absaugöffnung noch unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt, zwischen 40° und 60°, bevorzugt zwischen 45° und 55°, beträgt. Um ein Absaugen von Luft auch bei noch größeren Neigungswinkeln verhindern zu können, müsste bei gleicher Größe der Durchlassöffnung der Abstand zwischen der Trennwand und der Absaugöffnung vergrößert werden. Dies hätte bei gleicher Größe des Ausgleichsbehälter eine Vergrößerung des unteren Teilvolumens und eine Verkleinerung des oberen Teilvolumens zur Folge. Hieraus resultierend ergibt sich eine kleinere Luftvorlage und ein größeres Mindestvolumen an Kühlflüssigkeit. Alternativ müsste bei gleichbleibendem Abstand der Trennwand von der Absaugöffnung die Größe der Durchlassöffnung entsprechend verkleinert werden. Hieraus ergeben sich wiederum nachteilige Veränderungen auch bei der Kühlsystembefüllung in der Produktion des Fahrzeuges.It has proven to be particularly practicable that the dimensions of the passage opening and / or the suction opening and / or a distance of the partition from the suction opening are selected such that the maximum angle of inclination of the liquid level with respect to the horizontal plane, in which the suction opening is still below the liquid level is between 40 ° and 60 °, preferably between 45 ° and 55 °. In order to prevent suction of air even at even greater angles of inclination, the distance between the dividing wall and the suction opening would have to be increased for the same size of the passage opening. This would result in the same size of the expansion tank, an enlargement of the lower part volume and a reduction of the upper part volume. As a result, results in a smaller air original and a larger minimum volume of coolant. Alternatively, the size of the passage opening would have to be reduced correspondingly at a constant distance of the dividing wall from the suction opening. This in turn results in adverse changes also in the cooling system filling in the production of the vehicle.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Durchlassöffnung und die Trennwand derart ausgestaltet und relativ zu der Absaugöffnung angeordnet sind, dass die Absaugöffnung unabhängig von einer Neigungsrichtung des Flüssigkeitsspiegels gegenüber der Horizontalebene unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt. Hierdurch wird ein Absaugen von Luft durch die Absaugöffnung des Ausgleichsbehälters nicht nur bei den Fahrzuständen Kurvenfahrt, Bremsvorgang, Beschleunigungsvorgang und Straßenneigung, sondern auch bei einer Kombination derer wirksam verhindert. Beispielsweise also ein Brems- oder Beschleunigungsvorgang des Fahrzeuges während einer Kurvenfahrt.It is further provided that the passage opening and the partition wall are configured and arranged relative to the suction opening, that the suction opening is independent of a direction of inclination of the liquid level with respect to the horizontal plane below the liquid level. As a result, a suction of air through the suction opening of the expansion tank not only in the driving conditions cornering, braking, acceleration and road gradient, but also in a combination of those effectively prevented. For example, for example, a braking or acceleration process of the vehicle during cornering.

Es erweist sich als besonders zweckmäßig, dass das untere Teilvolumen des Ausgleichsbehälters kleiner ist als das obere Teilvolumen, wobei das obere Teilvolumen eine Luftvorlage für das Kühlsystem bildet. Hierdurch wird bei einer Reduzierung des Mindestvolumens der Kühlflüssigkeit eine Vergrößerung der Luftvorlage gewährleistet. Hierdurch kann der Ausgleichsbehälter ohne Veränderung des Behältervolumens, also bei gleichem Bauraumbedarf, für größere Kühlkreisläufe eingesetzt werden.It proves to be particularly expedient that the lower part volume of the expansion tank is smaller than the upper part volume, wherein the upper part volume forms an air supply for the cooling system. As a result, an enlargement of the air supply is ensured with a reduction of the minimum volume of the cooling liquid. As a result, the expansion tank can be used for larger cooling circuits without changing the container volume, ie with the same space requirement.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird auch dadurch geschaffen, dass ein Sensor zur Erfassung eines Füllstandes der Kühlflüssigkeit derart im Ausgleichsbehälter angeordnet ist, dass zumindest ein Endabschnitt des Sensors im unteren Teilvolumen angeordnet und unabhängig von der Neigung des Flüssigkeitsspiegels des Mindestvolumens gegenüber der Horizontalebene unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Sensor auch bei einer dynamischen Fahrt des Fahrzeuges immer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt und es dadurch nicht zum unerwünschten Anzeigen bzw. einer Warnung eines Kühlflüssigkeitsmangels durch den Sensor kommt.A further advantageous embodiment of the invention is also provided in that a sensor for detecting a filling level of the cooling liquid is arranged in the expansion tank such that at least one end portion of the sensor is arranged in the lower partial volume and independent of the inclination of the liquid level of the minimum volume with respect to the horizontal plane below Liquid level is. This ensures that the sensor is always below the liquid level even with a dynamic drive of the vehicle and it does not come to the unwanted display or a warning of a lack of coolant through the sensor.

Eine Vereinfachung der Produktion des Ausgleichsbehälters wird auch dadurch erreicht, dass die horizontale Trennwand in einer Trennebene zwischen einer Behälteroberschale und einer Behälterunterschale des Ausgleichsbehälters angeordnet ist. Dabei können die als separate Einzelteile vorliegenden Bauteile in einfacher Art und Weise in einem Arbeitsschritt sowohl miteinander verbunden als auch gegeneinander abgedichtet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Trennwand zunächst mit nur einer der Schalen verbunden und dieses Halbzeug dann nachfolgend mit der anderen Schale verbunden wird.A simplification of the production of the expansion tank is also achieved in that the horizontal partition is arranged in a parting plane between a container upper shell and a container lower shell of the expansion tank. In this case, the present as separate items components in a simple manner in a single step both connected to each other and are sealed against each other. Of course, it is also possible that the partition is first connected to only one of the shells and then this semi-finished product is subsequently connected to the other shell.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine das untere Teilvolumen begrenzende und/oder eine das obere Teilvolumen begrenzende Oberfläche der Trennwand eine strömungsleitende Strukturierung aufweist, welche in Richtung der Durchlassöffnung ausgerichtet ist. Hierdurch wird eine verbesserte Luftabscheidung gewährleistet, da die im unteren Teilvolumen angeordnet Luft durch die strömungsleitende Strukturierung in Richtung der Durchlassöffnung und durch diese hindurch in das obere Teilvolumen geführt wird. Außerdem fließt im oberen Teilvolumen angeordnete Kühlflüssigkeit gezielt in Richtung der Durchlassöffnung und gelangt durch diese wieder in das untere Teilvolumen des Ausgleichsbehälters.Another advantageous refinement of the invention is characterized in that a surface of the dividing wall delimiting the lower partial volume and / or a surface bounding the upper partial volume has a flow-conducting structuring which is aligned in the direction of the passage opening. As a result, an improved air separation is ensured since the air arranged in the lower part volume is guided through the flow-conducting structuring in the direction of the passage opening and through it into the upper part volume. In addition, cooling liquid arranged in the upper partial volume flows in a targeted manner in the direction of the passage opening and passes through this again into the lower partial volume of the expansion tank.

Dabei erweist es ich als besonders zweckmäßig, dass die Strukturierung durch Erhebungen und/oder Vertiefungen in der Trennwand gebildet ist. Durch als Nuten ausgebildete Vertiefungen und/oder als Rippen bzw. eine Verrippung ausgebildete Erhebungen wird eine einfach und effektive Strömungsleitung der Luft und der Kühlflüssigkeit zur Verfügung gestellt.It proves to be particularly useful that the structuring is formed by elevations and / or depressions in the partition. By formed as grooves depressions and / or ribs or ribs formed surveys a simple and effective flow of the air and the cooling liquid is provided.

Eine zu den Strukturierungen in der Trennwand alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht dagegen vor, dass eine das untere Teilvolumen begrenzende und/oder eine das obere Teilvolumen begrenzende Oberfläche der horizontalen Trennwand jeweils eine in Richtung der Durchlassöffnung gerichtete Neigung aufweist. Auch hierdurch lässt sich die Luft in dem unteren Teilvolumen und die Kühlflüssigkeit in dem unteren Luftvolumen in einfacher Art und Weise zu der Durchlassöffnung leiten und aus dem jeweiligen Teilvolumen in das jeweilig andere Teilvolumen strömen.On the other hand, an embodiment of the invention which is alternative to the structuring in the dividing wall provides that a surface of the horizontal dividing wall delimiting the lower partial volume and / or a surface bounding the upper partial volume has in each case an inclination directed in the direction of the passage opening. This also makes it possible to direct the air in the lower part volume and the cooling liquid in the lower air volume in a simple manner to the passage opening and flow from the respective sub-volume in the respective other sub-volume.

Erfindungsgemäß ist außerdem ein Fahrzeug mit einem vorangehend beschriebenen Ausgleichsbehälter für ein Kühlsystem einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine vorgesehen.According to the invention, a vehicle is also provided with a compensating tank described above for a cooling system of a liquid-cooled internal combustion engine.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

1 eine schematische Darstellung eines Ausgleichsbehälters ohne Kühlflüssigkeit in einer geschnittenen Ansicht;
2 den in 1 dargestellten Ausgleichsbehälter mit einem Mindestvolumen einer Kühlflüssigkeit und einem sich horizontal erstreckenden Flüssigkeitsspiegel;
3 den Ausgleichsbehälter mit einem Mindestvolumen an Kühlflüssigkeit und einem eine Neigung aufweisenden Flüssigkeitsspiegel;
4 den Ausgleichsbehälter mit einem Mindestvolumen an Kühlflüssigkeit und einem eine Neigung aufweisenden Flüssigkeitsspiegel;
5 eine schematische Darstellung eines Ausgleichsbehälters mit einem Sensor zur Erfassung des Füllstandes der Kühlflüssigkeit;
6 eine perspektivische und teilweise geschnittene Darstellung des Ausgleichsbehälters;
7 eine in 6 dargestellte Trennwand des Ausgleichsbehälters in einer Draufsicht;
8 die in 6 dargestellte Trennwand des Ausgleichsbehälters in einer Unteransicht.

The invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in

1 a schematic representation of a surge tank without coolant in a sectional view;
2 the in 1 illustrated surge tank with a minimum volume of a cooling liquid and a horizontally extending liquid level;
3 the surge tank with a minimum volume of cooling liquid and a liquid level having a slope;
4 the surge tank with a minimum volume of cooling liquid and a liquid level having a slope;
5 a schematic representation of a surge tank with a sensor for detecting the level of the cooling liquid;
6 a perspective and partially sectioned view of the surge tank;
7 one in 6 illustrated partition wall of the expansion tank in a plan view;
8th in the 6 illustrated partition wall of the expansion tank in a bottom view.

Anhand der 1 bis 8 wird nachfolgend ein erfindungsgemäßer Ausgleichsbehälter 1 für ein Kühlsystems einer nicht dargestellten flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges beschrieben.Based on 1 to 8th Below is an inventive expansion tank 1 for a cooling system of a liquid-cooled internal combustion engine of a vehicle, not shown.

Der ein Behältervolumen einschließende Ausgleichsbehälter 1 weist eine Behälterunterschale 2 und eine Behälteroberschale 3 auf. Das Behältervolumen wird durch eine sich horizontal erstreckende Trennwand 4 in ein unteres Teilvolumen 5 und ein oberes Teilvolumen 6 unterteilt. Die Trennwand 4 ist außenseitig umlaufend und dichtend mit einer Wandfläche 7 des Ausgleichsbehälters 1 verbunden. In der Trennwand 4 ist eine die beiden Teilvolumen 5, 6 strömungstechnisch verbindende Durchlassöffnung 8 angeordnet, welche einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Im unteren Teilvolumen 5 des Ausgleichsbehälters 1 befindet sich in einer Bodenwand 9 des Ausgleichsbehälters 1 eine Absaugöffnung 10 mit einem Saugstutzen 11. Über eine mit dem Saugstutzen 11 verbundene Leitung ist der Ausgleichsbehälter 1 mit dem Kühlsystem der Brennkraftmaschine verbunden.The expansion tank enclosing a tank volume 1 has a container bottom shell 2 and a container top shell 3 on. The container volume is defined by a horizontally extending partition wall 4 in a lower partial volume 5 and an upper part volume 6 divided. The partition 4 is outside circumferential and sealing with a wall surface 7 of the expansion tank 1 connected. In the partition 4 is one of the two sub-volumes 5 . 6 fluidically connecting passage opening 8th arranged, which has a circular cross-section. In the lower partial volume 5 of the expansion tank 1 is located in a bottom wall 9 of the expansion tank 1 a suction opening 10 with a suction nozzle 11 , About one with the suction nozzle 11 connected line is the expansion tank 1 connected to the cooling system of the internal combustion engine.

Das eine Luftvorlage für das Kühlsystem bildende obere Teilvolumen 6 des Ausgleichsbehälters 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel wesentlich größer ausgebildet als das untere Teilvolumen 5. Im dem kleineren unteren Teilvolumen 5 befindet sich ein Mindestvolumen an Kühlflüssigkeit 12. Dabei ist das Mindestvolumen der Kühlflüssigkeit 12 derart bemessen, dass sich ein Flüssigkeitsspiegel 13 des Mindestvolumens bei einem ersten Fahrzustand des Fahrzeuges parallel zu einer Horizontalebene 14 und unterhalb der Trennwand 4 erstreckt. Die Horizontalebene 14 wird durch eine Behälterquerrichtung (y-Richtung) und eine Behälterlängsrichtung (x-Richtung) bzw. durch eine Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und eine Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) aufgespannt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die horizontale Trennwand 4 in der Horizontalebene 14. In dem ersten Fahrzustand, bei welchem der Flüssigkeitsspiegel 13 des Mindestvolumens der Kühlflüssigkeit 12 die in 2 dargestellte Lage einnimmt, befindet sich das Fahrzeug im Stillstand auf einer im Wesentlichen ebenen Straßenfläche oder bewegt sich bei Geradeausfahrt und einer konstanten Geschwindigkeit auf einer ebenen Straßenfläche. In einem hiervon abweichenden Fahrzustand, insbesondere bei dynamischer Fahrt, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt, einem Beschleunigungsvorgang oder einem Bremsvorgang des Fahrzeuges bzw. wenn sich das Fahrzeug auf einer geneigten Straße befindet oder bewegt, wird das Mindestvolumen der Kühlflüssigkeit 12 im unteren Teilvolumen 5 des Ausgleichsbehälters 1 seitlich verdrängt, sodass der Flüssigkeitsspiegel 13 eine gegenüber der Horizontalebene 14 geneigte Lage einnimmt. 3 und 4 zeigen einen derartigen gegenüber der Horizontalebene 11 eine Neigung aufweisenden Flüssigkeitsspiegel 13 des Mindestvolumens der Kühlflüssigkeit 12 bei Kurvenfahrten des Fahrzeuges in entgegengesetzten Richtungen. Hierbei ist der Flüssigkeitsspiegel 13 in den beiden Fällen in einem maximalen Neigungswinkel 15 aber in unterschiedlichen Neigungsrichtungen zu der Horizontalebene 14 angeordnet.The an upper air volume for the cooling system forming upper part volume 6 of the expansion tank 1 is formed in the illustrated embodiment substantially larger than the lower part volume 5 , In the smaller lower part volume 5 there is a minimum volume of coolant 12 , Here is the minimum volume of the coolant 12 such that a liquid level 13 the minimum volume in a first driving state of the vehicle parallel to a horizontal plane 14 and below the partition 4 extends. The horizontal plane 14 is spanned by a container transverse direction (y-direction) and a container longitudinal direction (x-direction) or by a vehicle transverse direction (y-direction) and a vehicle longitudinal direction (x-direction). In the illustrated embodiment, the horizontal partition extends 4 in the horizontal plane 14 , In the first driving state, in which the liquid level 13 the minimum volume of the coolant 12 in the 2 takes position shown, the vehicle is at a standstill on a substantially flat road surface or moves when driving straight ahead and a constant speed on a flat road surface. In a different driving state, in particular during dynamic driving, for example when cornering, an acceleration process or a braking operation of the vehicle or when the vehicle is on an inclined road or moves, the minimum volume of the cooling liquid 12 in the lower partial volume 5 of the expansion tank 1 displaced laterally, so that the liquid level 13 one opposite the horizontal plane 14 inclined position occupies. 3 and 4 show such a relation to the horizontal plane 11 a tilted liquid level 13 the minimum volume of the coolant 12 when cornering the vehicle in opposite directions. Here is the liquid level 13 in the two cases at a maximum angle of inclination 15 but in different directions of inclination to the horizontal plane 14 arranged.

Um bei dynamischer Fahrt des Fahrzeuges, insbesondere bei den genannten Fahrzuständen, ein unerwünschtes Absaugen von Luft über die Absaugöffnung 10 zu verhindern, sind die Durchlassöffnung 8 und die Trennwand 4 derart ausgestaltet und relativ zu der Absaugöffnung 10 bzw. der Bodenwand 9 angeordnet, dass die Absaugöffnung 10, wie in 5 dargestellt, auch unterhalb des jeweiligen Flüssigkeitsspiegels 13 liegt, welcher in Folge eines der genannten Fahrzustände des Fahrzeuges eine Neigung gegenüber der Horizontalebene 14 aufweist. Der maximale Neigungswinkel 15 des Flüssigkeitsspiegels, bei welchem die Absaugöffnung 10 noch unterhalb des geneigten Flüssigkeitsspiegels 13 liegt, wird durch die Abmessungen, insbesondere durch einen Durchmesser 16 der Durchlassöffnung 8 und einen Abstand 17 der Trennwand 4 von der Absaugöffnung10 bzw. der Bodenwand 9 festgelegt. Bei dem dargestellten maximalen Neigungswinkel 15 erstreckt sich der jeweilige Flüssigkeitsspiegel 13 von einem Öffnungsrandabschnitt 18 der Durchlassöffnung 8 in Richtung eines die Absaugöffnung 10 begrenzenden Randabschnittes 19 der Bodenwand 9 des Ausgleichsbehälters 1. In 5 ist gut zu erkennen, dass die Absaugöffnung 10 unterhalb der beiden durch gestrichelte Linien dargestellten und in einem maximalen Neigungswinkel 15 von etwa 45° zu der Horizontalebene14 angeordneten Flüssigkeitsspiegel 13 liegt, sodass ein Absaugen von Luft durch die Absaugöffnung 10 wirksam verhindert wird.In case of dynamic driving of the vehicle, in particular in the aforementioned driving conditions, an undesirable suction of air through the suction opening 10 To prevent, are the passage opening 8th and the partition 4 configured and relative to the suction opening 10 or the bottom wall 9 arranged that the suction opening 10 , as in 5 represented, also below the respective liquid level 13 lying, which as a result of one of the aforementioned driving conditions of the vehicle an inclination relative to the horizontal plane 14 having. The maximum angle of inclination 15 the liquid level at which the suction opening 10 still below the inclined liquid level 13 is due to the dimensions, in particular by a diameter 16 the passage opening 8th and a distance 17 the partition 4 from the suction opening 10 or the bottom wall 9 established. At the illustrated maximum angle of inclination 15 the respective liquid level extends 13 from an opening edge portion 18 the passage opening 8th in the direction of the suction opening 10 bordering edge section 19 the bottom wall 9 of the expansion tank 1 , In 5 It is good to see that the suction opening 10 below the two shown by dashed lines and at a maximum angle of inclination 15 liquid level arranged at about 45 ° to the horizontal plane 14 13 lies, so that a suction of air through the suction opening 10 effectively prevented.

Darüber hinaus ist in 5 ein Sensor 20 zur Erfassung eines Füllstandes der Kühlflüssigkeit 12 bzw. eines Kühlflüssigkeitsmangels im Ausgleichsbehälter 1 dargestellt. Der Sensor 20 erstreckt sich von einer Wand in der Behälteroberschale 3 durch die Durchlassöffnung 8 hindurch bis in das untere Teilvolumen 5 hinein. Dabei ist ein Endabschnitt 21 des Sensors 20 derart in einem Raum zwischen der Durchlassöffnung 8 und der Absaugöffnung 10 im unteren Teilvolumen 5 angeordnet, dass er unabhängig von der Neigung der Flüssigkeitsspiegel gegenüber der Horizontalebene 14 unterhalb der jeweiligen Flüssigkeitsspiegel 13 liegt. Hierdurch wird gewährleistet, dass es zu keiner Anzeige bzw. Warnung eines Kühlflüssigkeitsmangels während einer dynamischen Fahrt des Fahrzeuges kommt.In addition, in 5 a sensor 20 for detecting a filling level of the cooling liquid 12 or a lack of coolant in the expansion tank 1 shown. The sensor 20 extends from a wall in the container top shell 3 through the passage opening 8th through to the lower part volume 5 into it. Here is an end section 21 of the sensor 20 such in a space between the passage opening 8th and the suction opening 10 in the lower partial volume 5 arranged to be independent of the inclination of the liquid level with respect to the horizontal plane 14 below the respective liquid level 13 lies. This ensures that there is no display or warning a lack of coolant during a dynamic drive of the vehicle comes.

Wie in 6 bis 8 gut zu erkennen ist, weist die Durchlassöffnung 8 eine kreisrunde Querschnittsfläche auf. Außerdem weisen eine das untere Teilvolumen 5 begrenzende Oberfläche 22 und eine das obere Teilvolumen 6 begrenzende Oberfläche 23 der Trennwand 4 jeweils eine strömungsleitende Strukturierung 24 in Form einer aus mehreren Erhebungen 25 bestehenden Verrippung auf, welche in Richtung der Durchlassöffnung 8 ausgerichtet sind. Durch die Strukturierungen 24 wird die unteren Teilvolumen 5 befindliche Luft bzw. die im oberen Teilvolumen 6 befindliche Kühlflüssigkeit 12 in Richtung der Durchlassöffnung 8 geleitet und gelangt dann durch die Durchlassöffnung 8 hindurch in das jeweilige andere Teilvolumen 5, 6.As in 6 to 8th is clearly visible, the passage opening 8th a circular cross-sectional area. In addition, one has the lower partial volume 5 limiting surface 22 and one the upper part volume 6 limiting surface 23 the partition 4 in each case a flow-conducting structuring 24 in the form of one of several surveys 25 existing ribbing, which in the direction of the passage opening 8th are aligned. Through the structuring 24 will be the lower part volume 5 located air or in the upper part volume 6 located coolant 12 in the direction of the passage opening 8th passed and then passes through the passage opening 8th through into the respective other partial volume 5 . 6 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Ausgleichsbehältersurge tank
22: BehälterunterschaleContainer bottom shell
33: BehälteroberschaleTank top shell
44: Trennwandpartition wall
55: unteres Teilvolumen lower partial volume
66: oberes Teilvolumenupper part volume
77: Wandflächewall surface
88th: DurchlassöffnungPort
99: Bodenwandbottom wall
1010: Absaugöffnung suction
1111: Saugstutzensuction
1212: Kühlflüssigkeitcoolant
1313: Flüssigkeitsspiegelliquid level
1414: HorizontalebeneWL
1515: Neigungswinkel tilt angle
1616: Durchmesserdiameter
1717: Abstanddistance
1818: ÖffnungsrandabschnittOpening edge portion
1919: Randabschnittedge section
2020: Sensor sensor
2121: Endabschnittend
2222: Oberflächesurface
2323: Oberflächesurface
2424: Strukturierungstructuring
2525: Erhebungsurvey

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 20217307 U1 [0002]
EP 1878891 A1 [0003]
EP 3032064 A1 [0003]
DE 60316566 T2 [0004]

Claims

Expansion tank (1) for a cooling system of a liquid-cooled internal combustion engine of a vehicle with a • a container volume of the expansion tank (1) in a lower part volume (5) and an upper partial volume (6) dividing horizontal partition (4), • one in the lower part volume (5 ) are arranged, and (with the cooling system connected to the suction opening 10), • a minimum volume of the expansion tank (1) located cooling liquid (12), • the two part-volume (5, joined 6) the passage opening (8) for the cooling liquid (12), characterized characterized in that • the passage opening (8) in the partition wall (4) above the suction opening (10) is arranged, wherein the partition (4) outside circumferentially and sealingly connected to a wall surface (7) of the surge tank (1), • the Minimum volume of the cooling liquid (12) in the lower part volume (5) is arranged and a liquid level (13) of the minimum volume in lower partial volume (5) is independent of an inclination relative to a horizontal plane (14) below the dividing wall (4) and above the suction opening (10), • the passage opening (8) and the dividing wall (4) are designed and relative to the suction opening ( 10), that the suction opening (10) up to a maximum inclination angle (15) of the liquid level (13) relative to the horizontal plane (14) below the liquid level (13), wherein the liquid level (13) at the maximum inclination angle ( 15) of an opening edge portion (18) of the passage opening (8) in the partition wall (4) in the direction of the suction opening (10) delimiting edge portion (19) of a bottom wall (9) of the surge tank (1).

Expansion tank (1) after Claim 1 , characterized in that the dimensions of the passage opening (8) and / or the suction opening (10) and / or a distance (17) of the dividing wall (4) from the suction opening (10) are selected such that the maximum angle of inclination (15) of the liquid level (13) with respect to the horizontal plane (14), in which the suction opening (10) is still below the liquid level (13) is between 40 ° and 60 °.

Expansion tank (1) after the Claims 1 or 2 , characterized in that the passage opening (8) and the partition wall (4) are configured and arranged relative to the suction opening (10) such that the suction opening (10) is independent of a direction of inclination of the liquid level (13) relative to the horizontal plane (14). below the liquid level (13).

Expansion tank (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lower part volume (5) of the expansion tank (1) is smaller than the upper part volume (6), wherein the upper part volume (6) forms an air supply for the cooling system.

Compensation container (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that a sensor (20) for detecting a level of the cooling liquid (12) is arranged in the expansion tank (1) such that at least one end portion (21) of the sensor (20). arranged in the lower part volume (5) and regardless of the inclination of the liquid level (13) of the minimum volume relative to the horizontal plane (14) below the liquid level (13).

Compensation container (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the partition wall (4) is arranged in a parting plane between a container upper shell (3) and a container lower shell (2) of the expansion tank (1).

Compensation container (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lower partial volume (5) delimiting surface (22) and / or the upper partial volume (6) delimiting surface (23) of the partition wall (4) a flow-conducting structure (24), which is aligned in the direction of the passage opening (8).

Compensation container (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the structuring (24) is formed by elevations (25) and / or depressions in the dividing wall (4).

Compensation container (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lower part volume (5) limiting surface (22) and / or the upper part volume (6) delimiting surface (23) of the partition (4) in a direction the discharge opening (8) directed inclination.

Vehicle having an expansion tank (1) for a cooling system of a liquid-cooled internal combustion engine according to at least one of the preceding claims.