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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer gefriergefährdeten Flüssigkeit, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung, in oder an einem Kraftfahrzeug, aus einem Vorratsbehälter, mit einer Fördereinheit und einer Steuereinheit, die neben einer Steuerungselektronik zumindest eine mit der Flüssigkeit in Kontakt stehende elektrisch-elektronische Komponente aufweist, sowie mit einem einige der Bestandteile der Vorrichtung umgebenden und sich zumindest teilweise im Innenraum des Vorratsbehälters befindenden Gehäuse mit einer Bodenplatte, welche eine in einer Wand des Vorratsbehälters vorgesehene Öffnung verschließt, welches Gehäuse eine Heizeinrichtung für die das Gehäuse innerhalb des Vorratsbehälters umgebende Flüssigkeit aufweist. Zum Stand der Technik wird neben der
DE 10 2011 010 640 A1 und der
US 8,625,978 B2 insbesondere auf die
DE 10 2010 004 614 A1 verwiesen.
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Vorrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sind in mannigfachen Ausführung bekannt, insbesondere als sog. SCR-Tanks für die Aufnahme und Abgabe eines Reduktionsmittels für die Abgasnachbehandlung einer ein Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung aber auch auf andere Vorratsbehälter für eine Flüssigkeit in einem Fahrzeug anwendbar, welche unter widrigen Witterungsbedingungen gefrieren kann, wobei im Vorratsbehälter zumindest die im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Bestandteile oder Komponenten vorgesehen sind. Üblicherweise – aber nicht obligatorisch – übernimmt dabei die besagte Fördereinheit gleichzeitig die (geeignete) Dosierung der Flüssigkeit, während die mit der Flüssigkeit in Kontakt stehende elektrisch-elektronische Komponente insbesondere zur Messung des Füllstandes im Vorratsbehälter und ggf. auch zur Qualitätsprüfung der Flüssigkeit vorgesehen sein kann.
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Trotz der Vielzahl von bekannten Ausführungsformen sind insbesondere unter fertigungstechnischen Aspekten weitere Verbesserungen an einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 möglich, von denen eine wesentliche hier aufgezeigt werden soll (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
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Die Lösung dieser Aufgabe ist für eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten der Steuereinheit zu einem zusammenhängenden sog. elektrischen Modul zusammengesetzt sind, welches in einen Durchbruch der Bodenplatte derart eingesetzt ist, dass eine elektrische Kontaktierung dieses Moduls auf der dem Gehäuse abgewandten Seite der Bodenplatte liegt, auf deren anderer Seite die Steuerungselektronik innerhalb des Gehäuses und die mit der Flüssigkeit in Kontakt stehende elektrisch-elektronische Komponente seitlich des Gehäuses liegt, während die Fördereinheit mit Ausnahme von die gefriergefährdete Flüssigkeit führenden Leitungsabschnitten innerhalb des Gehäuses liegt und über an der dem Gehäuse abgewandten Seite der Bodenplatte vorgesehene Kanalstücke einerseits mit dem flüssigkeitsbefüllten Innenraum des Vorratsbehälters und andererseits mit einem benachbart zur elektrischen Kontaktierung vorgesehenen Flüssigkeitsabfuhrstutzen in Verbindung steht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist eine sog. Modulbauweise vorgesehen, welche eine optimierte Fertigung bzw. einen optimierten Fertigungsablauf mit einzelnen kleineren Einheiten praktisch zeitlich parallel nebeneinander erlaubt, welche danach zu einem sog. Gesamtmodul zusammengesetzt werden, welches nicht nur in einfacher, sondern auch in funktional vorteilhafter Weise in einen bzw. den Vorratsbehälter eingesetzt werden kann. Dies wird im weiteren detailliert und des besseren Verständnisses wegen gleich anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, ohne dass hiermit eine Beschränkung auf dieses Ausführungsbeispiel verbunden ist. Vielmehr können eine Vielzahl von Details abweichend vom erläuterten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
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1 zeigt in isometrischer Darstellung eine Ansicht eines komplettierten erfindungsgemäßen Gesamtmoduls, welches aus einzelnen Bestandteilen oder Modulen zusammengesetzt ist und sich in eine Öffnung in einer Boden-Wand eines nicht weiter dargestellten Fahrzeug-Vorratsbehälters für eine wässrige Harnstoff-Lösung eingesetzt in diesem Vorratsbehälter befindet.
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2 zeigt einen Schnitt durch dieses Gesamtmodul einschließlich der genannten Boden-Wand mit darin vorgesehener und von einem Flansch begrenzter Öffnung.
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3 zeigt in einer Explosionsdarstellung die einzelnen Bestandteile des Gesamtmoduls.
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4 zeigt in isometrischer Darstellung das elektrische Modul
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5a, 5b zeigen in verschiedenen Ansichten die Bodenplatte mit der Fördereinheit und damit sozusagen das hydraulische Modul
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6 zeigt die Filtereinheit
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7 zeigt den relevanten Ausschnitt der Boden-Wand des Vorratsbehälters
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8 zeigt den einen Heizrahmen bildenden Teil des Gehäuses
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Mit der Bezugsziffer 1 ist ein sog. Gesamtmodul gekennzeichnet, welches in einen in einem Kraftfahrzeug vorgesehen Vorratsbehälter oder Tank für eine wässrige Harnstofflösung eingesetzt ist, von welchem Vorratsbehälter oder Tank lediglich dessen Boden-Wand 2 (in den 1, 7 vom Innenraum des Vorratsbehälters aus betrachtet) dargestellt ist. Wie aus 2 hervorgeht ist das Gesamtmodul 1 in eine im wesentlichen kreisförmige Öffnung 3 in dieser Boden-Wand 2 eingesetzt, welche von einem im wesentlichen ringförmigen Flansch 2a, der aus der Boden-Wand 2 geformt ist, umgeben ist. In diesen Flansch 2a und die Boden-Wand 2 ist – wie am besten aus 7 hervorgeht – ein sog. Anschlusstunnel 2b in Form einer Ausnehmung eingeformt, auf den an späterer Stelle noch näher eingegangen wird.
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Wie 2 zeigt ist das Gesamtmodul 1 mit seiner Bodenplatte 11 auf die freie Stirnseite des in den Innenraum des Vorratsbehälters hineinragenden Flansches 2a aufgesetzt. Diese Bauweise ermöglicht es, zunächst das Gesamtmodul 1 zu fertigen und daraufhin in den nach oben hin (d. h. in 2 ebenfalls oben) noch offenen Vorratsbehälter von oben her (gemäß Pfeil P) einzusetzen. Nach erfolgtem Einsetzen wird der Vorratsbehälter auf nicht beschriebene Weise geschlossen; dabei bleibt selbstverständlich eine ebenfalls nicht gezeigte Einfüllöffnung frei, über welche wässrige Harnstofflösung in den Vorratsbehälter eingebracht bzw. nachgefüllt werden kann.
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Neben der Bodenplatte 11 besteht das Gesamtmodul 1, dessen Funktion unter anderem die Überprüfung der im Vorratsbehälter befindlichen Flüssigkeit bzw. wässrigen Harnstofflösung hinsichtlich Füllstand und Qualität ist und welches Gesamtmodul 1 ferner die Förderung und gezielte Dosierung von wässriger Harnstofflösung aus dem Vorratsbehälter heraus (wie dem Fachmann bekannt) zu einer Abgasanlage des Kraftfahrzeugs übernimmt, und welches Gesamtmodul 1 weiterhin bei widrigen Umgebungstemperaturen mittels einer Heizeinrichtung 16 die (der Heizeinrichtung 16 benachbarte) benachbarte Flüssigkeit bzw. Harnstofflösung, welche bereits eingefroren sein kann, beheizt, aus folgenden weiteren Bestandteilen:
Ein elektrisches Modul 12 (vgl. hierzu 4) besteht unter anderem aus einem Qualitätssensor 121a (zur Überprüfung der Qualität der Harnstofflösung), einem Füllstandsensor 121b (zur Bestimmung des Flüssigkeits-Füllstands im Vorratsbehälter), sowie einem Temperatursensor 121c, wobei diese soeben genannten Sensoren u. a. in den Patentansprüchen auch als zumindest eine elektrisch-elektronische Komponente 121 bezeichnet sind. Weiterhin besteht das elektrische Modul 12 aus einer Steuerungselektronik 122 sowie einem diese Bestandteile tragenden und soweit als technisch möglich bzw. sinnvoll umhüllenden Schalengehäuse 123, in welchem eine elektrische Kontaktierung 124 (zum Anschluss an das Bordnetz des Fahrzeugs) vorgesehen und in welches notwendige elektrische Leitungen integriert sind.
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Ein hydraulisches Modul 13, welches insbesondere als Einheit zur physischen Förderung von Harnstofflösung fungiert und daher unter anderem in den Patentansprüchen auch als Fördereinheit 13* bezeichnet ist, besteht (vgl. hierzu insbesondere die 5a, 5b) insbesondere aus einer Pumpe 132 und (fakultativ) weiterhin einem Druckdämpfer 133 mit einem Drucksensor 134. Zum hydraulischen Modul 13 können weiterhin mehrere an der Bodenplatte 11 vorgesehene Kanalstücken 131 zur Führung der von der Pumpe 132 geförderten Harnstofflösung gezählt werden sowie weiterhin ein Flüssigkeitsabfuhrstutzen 135 zur Verbindung mit einer die Harnstofflösung zu Fahrzeug-Abgasanlage führenden Leitung. Für die Auslegung des Patentanspruchs sind diese Kanalstücke 131 und der Flüssigkeitsabführstutzen sowie eine an späterer Stelle erläuterte Filtereinheit 14 jedoch nicht der Fördereinheit 13* zuzurechnen, da sich diese funktionsbedingt außerhalb eines im weiteren noch erläuterten Gehäuses 15 befinden, innerhalb dessen die Fördereinheit 13* angeordnet ist.
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Mit diesem hydraulischen Modul 13 bzw. der Fördereinheit 13* wirkt eine an späterer Stelle noch weiter erläuterte Filtereinheit 14 (vgl. 6 und 2) zusammen, derart, dass die Pumpe 132 durch die sich in der wässrigen Harnstofflösung befindende Filtereinheit 14 hindurch über ein erstes Kanalstück 131 Flüssigkeit ansaugt und unter Anbindung an den Druckdämpfer 133 über ein weiteres Kanalstück 131 zum Flüssigkeitsabfuhrstutzen 135 fördert, an den eine nicht darstellte Leitung angeschlossen werden kann bzw. angeschlossen ist, welche zu einem in der Abgasanlage des Fahrzeugs vorgesehenem Einspritzventil führt. Dabei sind der Flüssigkeitsabfuhrstutzen 135 und die Kanalstücke 131 unterhalb (vgl. 2) der Bodenplatte 11 und somit außerhalb des Vorratsbehälters (und daher auf der Außen-Seite der Bodenplatte 11) vorgesehen, während die Pumpe 132 und der Druckdämpfer 133 oberhalb der Bodenplatte 11 und somit innerhalb des Vorratsbehälters auf der Bodenplatten-Innenseite vorgesehen sind und mit ihren nicht näher bezeichneten Anschlussstutzen durch Durchbrüche in der Bodenplatte 11 hindurch in die Kanalstücke 131 hineinragen.
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Ein weiterer Bestandteil des Gesamtmoduls 1 ist ein Gehäuse 15, das nach Art einer Kuppel ausgebildet und auf einen Teilbereich der Bodenplatte 11 aufgesetzt ist, derart, dass dieses Gehäuse 15 die auf der dem Innenraum des Vorratsbehälters zugewandten Innen-Seite der Bodenplatte 11 befindlichen Bestandteile des hydraulischen Moduls 13, d. h. insbesondere die Fördereinheit 13* und weiterhin die Steuerungselektronik 122 des elektrischen Moduls 13 überdeckt und somit vor einer äußeren Einwirkung durch die sich im Vorratsbehälter befindende Flüssigkeit schützt. Hingegen sollen die genannten elektrisch-elektronischen Komponenten 121 (bzw. der Qualitätssensor 121a und der Füllstandsensor 121b sowie der Temperatursensor 121c) des elektrischen Moduls 12 mit der besagten Flüssigkeit in Kontakt kommen, weshalb sich diese seitlich des Gehäuses 15 auf der Innen-Seite (bezüglich des Vorratsbehälters) der Bodenplatte 11 befinden. Um dies trotz der – wie 2 zeigt – unterhalb der Bodenplatte 11 (und somit außerhalb des Vorratsbehälters) liegenden elektrischen Kontaktierung 124 darstellen zu können, ist in der Bodenplatte 11 ein geeignet platzierter erster Durchbruch 4a vorgesehen, durch welchen die besagten mit der Flüssigkeit in Kontakt stehenden elektrisch-elektronischen Komponenten 121 abseits des Gehäuses 15 in den Innenraum des Vorratsbehälters hineinragen können, obwohl sich das Schalengehäuse 123 des elektrischen Moduls 12 mit der darin vorgesehenen elektrischen Kontaktierung 124 im wesentlichen unterhalb der Bodenplatte 11 und außerhalb des Innenraums des Vorratsbehälters befindet. Ein weiterer geeignet platzierter Durchbruch 4b in der Bodenplatte 11 ermöglicht es im übrigen, dass bei Montage des elektrischen Moduls 12 an der Bodenplatte 11 von unten her (und auch in 2 von unten her, d. h. gegen Pfeilrichtung P) die Steuerungselektronik 122 auf die Oberseite der Bodenplatte 11 in einen durch das Gehäuse 15 überdeckten und somit geschützten Bereich gelangt, d. h. einfach durch diesen zweiten Durchbruch 4b in der Bodenplatte 11 hindurch gesteckt wird.
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Ein Bestandteil des in den 1, 2, 3 sichtbaren Gehäuses 15 ist eine Heizeinrichtung 16 – vgl. hierzu 8 –, die unter anderem aus einem Heizrahmen 16a besteht, welcher seinerseits ein Bestandteil des Gehäuses 15 ist. An der Innenseite dieses quasi einen Ring bildenden Heizrahmens 16a sind mehrere PTC-Heizelemente 16b angebracht. Ferner ragen vom Heizrahmen 16a über dessen Außenumfang verteilt tentakelartig mehrere wärmeleitfähige Arme 16c ab, die sich bis zur Boden-Wand 2 des Vorratsbehälters erstecken. Der Kern dieses Heizrahmens 16a sowie der Arme 16c ist metallisch gut wärmeleitend ausgeführt und zum Schutz gegen Korrosion durch die wässrige Harnstofflösung von einem geeigneten Kunststoffmaterial umhüllt. Auf den Heizrahmen 16a ist nach oben hin ein nicht mit einer separaten Bezugsziffer gekennzeichnetes, in 8 nicht dargestelltes (und vorzugsweise vollständig in Kunststoff ausgeführtes) Deckelteil aufgesetzt, wodurch dann das kuppelförmige Gehäuse 15 (aus 1–3) gebildet wird.
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Vorzugsweise sind die vorstehend genannten wärmeleitfähigen Arme 16c der Heizeinrichtung 16 solchermaßen geformt, dass sie die in 6 separat dargestellte Filtereinheit 14 so wie in 2 sichtbar zentrieren. Wie ersichtlich ist die Filtereinheit 14 ringförmig und nach Art eines Ringkanals gestaltet, dessen Kanalwand durch das für die wässrige Harnstofflösung durchlässige Filtermaterial gebildet ist. In 6 erkennt man, dass von einer vollständigen Ringform mit gleichmäßiger Höhe lediglich eine abweichende Aussparung 5 für den bereits genannten Anschlusstunnel 2b des Flansches 2a (der Bodenwand 2) vorgesehen ist. Durch diese Aussparung 5 sowie den Anschlusstunnel 2b hindurch kann somit – wie aus 2 hervorgeht – sowohl ein (nicht gezeigter) Anschluss-Stecker für die elektrische Kontaktierung 124 als auch eine mit dem Flüssigkeitsabfuhrstutzen 135 zu verbindende (und zur Abgasanlage der Fahrzeug-Brennkraftmaschine führende) Leitung hindurch gesteckt und verbunden werden. Ferner erkennt man an der ringförmigen Filtereinheit 14 eine sog. Saugbrücke 14a als Anschlussstutzen zur Verbindung mit einem zur Pumpe 132 des hydraulischen Moduls 13 führenden Kanalstück 131, wie am besten aus 2 hervorgeht.
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Das hier vorgestellte Konzept beinhaltet somit drei grundlegende Subsysteme des Gesamtmoduls 1 in einem Vorratsbehälter für wässrige Harnstofflösung, welche als Reduktionsmittel für die Abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs dient, nämlich ein elektrisches Modul 12, ein hydraulisches Modul 13 und ein Heiz-Gehäuse 15 bzw. 16, d. h. ein Gehäuse 15, welches eine Heizeinrichtung 16 umfasst, welche die von ihr erzeugte Wärme auch an die Bodenplatte 11 abgibt. Die Filtereinheit 14 ist zwar funktional dem hydraulischen Modul 13 zuzuordnen, aber befindet sich an anderer Stelle.
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Im elektrischen Modul 12 erfolgt das Ermitteln des Füllstandes der wässrigen Harnstofflösung bzw. allgemein der im Vorratsbehälter befindlichen Flüssigkeit, sowie das Ermitteln der Temperatur und der Qualität der Harnstofflösung (auf für den Fachmann bekannte Weise). Weiterhin erfolgt hierin das Steuern der Förderung und des (dem Fachmann bekannten) Rückförderns sowie das Dosieren der Harnstofflösung. Die Sensorik wird in diesem Modul 12 mit elektrischer Energie versorgt und die Sensorsignale werden in der Steuerungselektronik 122 ausgewertet; ferner werden die Heizelemente 16b gesteuert und weiterhin steuert dieses elektrische Modul 12 die Pumpe 132 in geeigneter Weise.
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Es ist das primäre Ziel bei der Konzeption des elektrischen Modules 12, das geometrieoptimierte Steuergerät (= Steuerungselektronik 122) so zu integrieren, dass es in Bezug auf Bauraum und Konnektivität bestmöglich implementiert ist. So wird in der geometrischen Betrachtung die komplette Höhe des Gesamtmoduls 1 genutzt. Die direkte Anbindung von den internen und externen elektrischen Bauteilen erspart unnötige Leitungswege. Ein weiterer wichtiger Ansatz ist die direkte Anbindung der Sensorik in Form der elektrisch-elektronischen Komponente 121 an die Steuerungselektronik 122. Die Sensorik und Recheneinheit (= Steuerungselektronik 122) sind so direkt miteinander verbunden. Das elektrische Modul 12 beinhaltet dabei unter anderem die rein elektrotechnischen Komponenten Steuerungselektronik 122 und die sog. Qualitätssensor-Platine 121a (mit Füllstandsensor 121b Temperatursensor 121c, d. h. der Sensorik). Beide elektronische Leiterplatten sind über einen flexiblen Leiter miteinander verbunden und sind mechanisch im Schalengehäuse 123 angebunden. Die Steuerungselektronik 122 bzw. das Steuergerät besitzt eine direkte elektrische Anbindung über im Schalengehäuse 123 vergossene Anschlusspins, d. h. die besagte elektrische Kontaktierung 124. Somit ist eine elektrische Schnittstelle nach außen realisiert. Das elektrische Modul 12 ist durch eine stoffschlüssige Verbindung an der Oberseite des Schalengehäuses 123 mit dem hydraulischen Modul 13 und genauer mit der Bodenplatte 11 gefügt.
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Das hydraulische Modul 13 beinhaltet all diejenigen Elemente, welche zum Fördern und Rückfördern der Harnstofflösung benötigt werden, wozu auch eine Druckmessung gehört. Dabei soll der Weg, den die Harnstofflösung zurücklegt, so minimal als möglich sein. Zwei der besagten Elemente, nämlich die Pumpe 132 und der Drucksensor 134 müssen elektrisch kontaktiert werden. Da eine direkte Verbindung mit dem Steuergerät 122 gewünscht ist, soll der hydraulische Fluss und somit die Platzierung der Komponenten entsprechend parallel verlaufen. Praktisch könnte auch die Bodenplatte 11 als ein Bestandteil des hydraulischen Models 13 bezeichnet werden, da an dieser u. a. die Kanalstücke 131 vorgesehen sind, jedoch nimmt diese auch das elektrische Modul 12 auf und wird daher als eigenständiges Bestandteil geführt. Aber auch bezüglich des hydraulischen Moduls 13 dient die Bodenplatte 11 als Trägerelement.
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In die Bodenplatte 11 ist im übrigen ein nicht separat dargestellter Rahmen aus Aluminium integriert, der die mechanischen Verbindungen zur Pumpe 132 und zur Einheit von Druckdämpfer 133 und Drucksensor 134 herstellt. Vorteilhafterweise erwärmt der soeben genannte Aluminiumrahmen und damit die Bodenplatte 11 auch die hydraulischen Kanäle und Kanalstücke 131 über eine (mechanische) Verbindung zur Heizeinrichtung 16 bzw. zum auch sog. Heiz-Gehäuse 15. Dadurch wird der Fluss von Harnstofflösung im Gesamtmodul 1 vor Frost geschützt. Der Flüssigkeitsabfuhrstutzen 135, die Kanalstücke 131 und die Saugbrücke 14a realisieren den hydraulischen Flussweg auf Saug- und Druckseite. Die Durchbrüche 4a, 4b in der Bodenplatte 11 lassen das Steuergerät 122 und den unter anderem Qualitätssensor 121a, insgesamt die besagten elektrisch-elektronischen Komponenten 121 im verbauten Zustand durchragen.
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Die Filtereinheit 14 soll insbesondere Schmutzpartikel ausfiltern, bevorratet aber auch eine geringe Menge von Harnstofflösung. Die bereits erwähnte Montage des Gesamtmoduls 1 von oben her (gemäß Pfeil P in 2) lässt bislang (im Stand der Technik) bestehende Restriktionen hinsichtlich Abmessungen und Formgebung unerheblich werden. Die Filtereinheit 14 ist daher im 360°-Design entworfen. Dadurch wird die Chance erhöht, dass die Filtereinheit 14 in jeder möglichen Lage bzw. Neigung des Fahrzeugs Kontakt zu im Vorratsbehälter befindlicher Harnstofflösung hat, auch wenn der Vorratsbehälter bspw. nur noch zu einem Fünftel befüllt ist. Über einen integrierten Anschluss wird die Filtereinheit 14 durch vertikale Montage von oben direkt mit der Bodenplatte 11 verbunden. Mit der gezeigten Anordnung der bis zum Boden 2 des Vorratsbehälters reichenden Filtereinheit 14 kann der Inhalt bzw. das Volumen des Vorratsbehälters vollständig genutzt werden.
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Die elektrischen Heizelemente 16b können durch elektrische Energie Wärme erzeugen, welche direkt auf den Heizrahmen 16a übertragen wird, wobei die elektrische Energie vom elektrischen Modul 12 geeignet zugeführt wird. An den bspw. aus einer geeigneten Aluminiumlegierung bestehenden Heizrahmen 16a sind die bereits genannten wärmeleitfähigen Arme 16c, auch Tentakeln genannt, angebracht. Der komplette Heizrahmen 16a inklusive der Tentakeln 16c ist mit dem Gehäuse 15 aus Kunststoff umspritzt. Die Arme 16c oder Tentakeln 16c leiten über einen doppelten 90-Winkel die Wärme bis zum Boden 2 des Vorratsbehälters, wobei die wie ersichtlich quasi geschlängelte Formgebung der Arme 16c eine Reduzierung von mechanischen Verformungen, die sich aus dem Thermo-Bimetall-Effekt (hervorgerufen durch die Kunststoffumhüllung des metallischen Kernmaterials der Arme 16c) ergeben, bewirkt. Dort am Boden 2 bzw. an der Boden-Wand 2 des Vorratsbehälters, wohin die Arme 16c die Wärme der betriebenen Heizelemente 16b leiten, befindet sich bei gefrorener Harnstofflösung die zeitlich zuerst verflüssigte Harnstofflösung, welche die Wärmeenergie aufnimmt und zu einer dann noch vorhandenen Eisschicht von Harnstofflösung transportiert. Der andere Teil der Heizleistung wird radial über das Heiz-Gehäuse 15 bzw. 16 an die ggf. noch gefrorene Harnstofflösung abgegeben sowie an die Bodenplatte 11 übertragen.
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An den Armen 16c bzw. Tentakeln 16c sind zusätzlich Anbindungspunkte für die mechanische Fixierung der Filtereinheit 14 vorgesehen. So wird bei der Montage des Heiz-Gehäuses 15/16 mit den beiden vormontierten Modulen 12 und 13 die Filtereinheit 14 durch diese Halterungen fixiert. Zudem wird die mechanische Schnittstelle zwischen dem Heizrahmen 16a des Heiz-Gehäuses 16 und den bereits genannten Rahmen der Bodenplatte 11 beim Fügeprozess hergestellt, worüber die Wärmeübertragung erfolgt.
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Das Gehäuse 15 ist vorzugsweise mittels eines eigenständigen, hier jedoch nicht separat dargestellten Deckelteils zweigeteilt. Dadurch kann während der Montage des Gesamtmoduls 1 die Erreichbarkeit von oben (gemäß Pfeil P) auf die verbauten Bestandteile oder Komponenten gewährleistet werden. Das birgt für das Qualitätsmanagement Vorteile, um bspw. die Bestandteile oder Komponenten nach Verbau zu testen und gegebenenfalls zu korrigieren. Im finalen Schritt wird das Deckelteil des Gehäuses 15 über eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Heizrahmen 16a zum vervollständigten Gehäuse 15 gefügt.
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Die hier vorgeschlagene Modularität prägt den Fertigungsprozess einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung einer gefriergefährdeten Flüssigkeit, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung. Es ist angestrebt, so viele vorbestückte Module wie möglich vorzubereiten um dann in wenigen Schritten das komplette (Gesamt-)Modul 1 fertig zu stellen. Das bedeutet, dass es vier verschiedene Fertigungsblöcke gibt, um ein Gesamtmodul 1 herzustellen. In den ersten drei Fertigungsblöcken werden dabei das elektrische Modul 12, das hydraulische Modul 13 und das Gehäuse 15 mit der Heizeinrichtung 16 gefertigt. Diese drei Montageprozesse sind nicht abhängig voneinander. Jede sog. Fertigungsinsel, in welcher die Fertigung der einzelnen Module durchgeführt wird, fügt die elektrischen, mechanischen und hydraulischen Schnittstellen der jeweiligen Komponenten zusammen. Durch eine solche parallele Prozessgestaltung kann die Taktzeit im Fertigungsprozess reduziert werden, wodurch mehrere Module in kürzerer Zeit fertig gestellt werden können. Beim finalen Aufbau des Gesamtmoduls 1 werden zunächst das elektrische Modul 12 und das hydraulische Modul 13 mit der Bodenplatte 11 mechanisch gefügt und die elektro-hydraulischen Komponenten angeschlossen. Anschließend wird die Filtereinheit 14 vertikal von oben mechanisch und hydraulisch adaptiert. Das Heiz-Gehäuse 15/16 kann nun mit den vormontierten Elementen vereint werden. Dazu wird es von oben mechanisch aufgeschweißt. Das weiter oben bereits genannte Deckelteil des Gehäuses 15 ist hierbei noch nicht montiert. Nun werden die Heizelemente 16b elektrisch kontaktiert und eine Vorinbetriebnahme testet das Gesamtmodul 1 auf diverse Funktionalitäten. Während des Tests kann die Filtereinheit 14 an den Tentakeln 16c mechanisch fixiert werden. Im finalen Schritt wird das gennannte Deckelteil stoffschlüssig gefügt und damit ist das Gesamtmodul 1 hermetisch verschlossen.
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Was den Einbau des Gesamtmoduls 1 in den (nicht gezeigten) Vorratsbehälter betrifft, so ist dieser im wesentlichen horizontal geteilt ausgeführt und besteht somit aus einer Unterschale mit dem Boden bzw. der Boden-Wand 2 und der Öffnung 3, in welche zunächst das Gesamtmodul 1 eingesetzt wird, wonach eine Oberschale auf die Unterschale aufgebracht und verschweißt und damit der Vorratsbehälter komplettiert wird bzw. ist. Als ein Vorteil der hier gezeigten Konstruktion ist nochmals hervorzuheben, dass aufgrund des nach innen gezogenen (und die Öffnung 3 umgebenden) Flansches 2a des Vorratsbehälter-Bodens 2 die Gesamtbauhöhe des Vorratsbehälters optimiert ist, indem das Gesamtmodul 1 teilweise innerhalb dieses Flansches 2a integriert ist, wobei dank des Anschlusstunnels 2b kein wertvoller Bauraum verschenkt ist und die Anschlüsse zum elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs sowie einer zu den Ventilen in der Fzg.-Abgasanlage führenden Leitung für Harnstofflösung bestmöglich geschützt sind, d. h. von der Unterseite des Bodens 2 nicht abragen. Auch kann mit dieser Gestaltung die im Innenraum des Vorratsbehälters befindliche Flüssigkeit praktisch bis auf den letzten Tropfen aus dem Vorratsbehälter gefördert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011010640 A1 [0001]
- US 8625978 B2 [0001]
- DE 102010004614 A1 [0001]
