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Die Erfindung betrifft einen Ausgleichsbehälter für einen Temperierkreislauf und eine Fahrzeugbaugruppe für ein Kraftfahrzeug mit einem Ausgleichsbehälter.
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In Kraftfahrzeugen sind üblicherweise Kühlkreisläufe zur Kühlung von Fahrzeugkomponenten vorgesehen, zum Beispiel einen Kühlkreislauf zur Kühlung des Motors. Aufgrund von Wärmeschwankungen ändert das im Kühlkreislauf zirkulierende Kühlfluid im Betrieb des Fahrzeugs sein Volumen. Um diese Volumenschwankungen ausgleichen zu können, ist in der Regel ein Ausgleichsbehälter vorgesehen, der bei hohen Temperaturen überschüssiges Fluid zum Temperieren aufnehmen kann. Zudem ist eine Pumpe vorgesehen, die das im Temperierkreislauf zirkulierende Fluid antreibt.
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Da die Bauraumverhältnisse vor allem im Bereich des Motors bei Fahrzeugen sehr beengt sind, werden der Ausgleichsbehälter und die Pumpe separat voneinander angeordnet, um eine einfachere Integration der Komponenten im Motorbauraum zu ermöglichen. Allerdings ist dies nachteilig hinsichtlich der Anzahl der benötigten Komponenten und Befestigungselemente.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und bauraumsparende Integration eines Temperierkreislaufs in einem Kraftfahrzeug zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Ausgleichsbehälter für einen Temperierkreislauf zur Kühlung von Fahrzeugkomponenten mit einem Aufnahmeraum für ein Fluid, wobei der Ausgleichbehälter geeignet ist, ein in dem Temperierkreislauf zirkulierendes Fluid aktiv zu fördern.
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Durch einen Ausgleichsbehälter, der zur aktiven Förderung von Fluid geeignet ist, werden besonders wenige Komponenten im Temperierkreislauf benötigt. Dies ist vorteilhaft sowohl hinsichtlich des Montageaufwands als auch hinsichtlich des Bauraumbedarfs.
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Ein derartiger Ausgleichsbehälter ist vielseitig einsetzbar, zum Beispiel in einem Temperierkreislauf zur Kühlung eines Verbrennungsmotors oder eines Elektromotors, einem fahrzeugübergreifenden Temperierkreislaufs, einem Kältemittelkreislauf zur Klimatisierung eines geschlossenen Raums oder in einem Heizkreislauf. Grundsätzlich ist der Ausgleichsbehälter in jedem Kreislauf einsetzbar, in dem eine aktive Förderung eines Fluids gewünscht ist und in dem Volumenschwankungen eines zirkulierenden Fluids auftreten.
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Der Ausgleichsbehälter umfasst beispielsweise eine Wandung, die den Aufnahmeraum für ein Fluid begrenzt. Somit kann in dem Ausgleichsbehälter eine gewisse Menge des Fluids sozusagen zwischengelagert werden. Die Wandung ist beispielsweise eine Kunststoffwandung.
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Gemäß einer Ausführungsform ist in dem Ausgleichsbehälter eine Pumpe zur Förderung des Fluids integriert. Das heißt, die Pumpe ist Bestandteil des Ausgleichsbehälters. Somit kann auf eine vom Ausgleichsbehälter beabstandete separate Pumpe verzichtet werden. Indem die Pumpe in den Ausgleichsbehälter integriert ist, wird insgesamt weniger Bauraum benötigt als bei Verwendung einer vom Ausgleichsbehälter beabstandeten Pumpe. Dies ist dadurch begründet, dass zum einen weniger Halteelemente notwendig sind und zum anderen weniger Fluidanschlüsse notwendig sind.
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Die Pumpe kann elektrisch oder mechanisch angetrieben sein. Eine elektrisch angetriebene Pumpe hat den Vorteil, dass sie besonders kompakt sein kann. Eine mechanisch angetriebene Pumpe benötigt dagegen keine elektrische Energie.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Pumpe teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Aufnahmeraums angeordnet. Dies kann hinsichtlich der Abdichtung der Pumpe beziehungsweise eines Pumpengehäuses vorteilhaft sein. Beim außerhalb des Aufnahmeraums angeordneten Teil der Pumpe müssen keine zusätzlichen Vorkehrungen hinsichtlich der Abdichtung der Pumpe getroffen werden. Dadurch kann der Ausgleichsbehälter besonders kostengünstig sein.
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Insbesondere ist ein Antrieb der Pumpe außerhalb des Aufnahmeraums angeordnet. Dieser Teil der Pumpe ist besonders kritisch, was eindringende Flüssigkeit betrifft. Indem der Antrieb außerhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist, wo er nicht ständig mit einem Fluid in Kontakt kommt, ist der Ausgleichsbehälter besonders zuverlässig.
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Die Pumpe weist vorzugsweise ein Laufrad auf, das innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist. Auf diese Weise kann das durch den Ausgleichsbehälter strömende Fluid bei einer Rotation des Laufrads aktiv gefördert werden.
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Beispielsweise hat der Ausgleichsbehälter einen Fluideinlass und einen Fluidauslass, wobei durch die Pumpe am Fluideinlass Fluid angesaugt und am Fluidauslass aus dem Ausgleichsbehälter ausgetrieben wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Pumpe vollständig innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet sein. Dadurch ist der Ausgleichsbehälter bei der Montage besonders einfach zu handhaben.
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Der Ausgleichsbehälter kann beispielsweise zusammen mit der integrierten Pumpe eine vormontierte Einheit bilden, die insbesondere von einem Zulieferer als vorgefertigte Baugruppe bezogen werden kann.
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Der Ausgleichsraum hat beispielsweise mindestens das zweifache Fluidvolumen der Pumpe, insbesondere das drei- bis vierfache Fluidvolumen. So kann gewährleistet werden, dass eine ausreichende Menge Fluid in dem Ausgleichsraum aufgenommen werden kann, auch wenn die Pumpe teilweise oder vollständig innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist.
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Der Ausgleichsbehälter kann einen integrierten Füllstandssensor zur Erkennung des Füllstands des Fluids im Ausgleichsbehälter aufweisen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass genug Fluid im Temperierkreislauf vorhanden ist. Bei Bedarf kann Fluid in den Ausgleichsbehälter nachgefüllt werden, welches sich dann im Temperierkreislauf verteilen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Ausgleichsbehälter ein Filter zum Rückhalten von im Fluid vorhandenen Partikeln, insbesondere Schmutzpartikeln angeordnet sein. Dadurch kann der Ausgleichsbehälter sehr zuverlässig sein. Insbesondere kann ein Verstopfen von Leitungen und/oder ein Ausfall der Pumpe verhindert werden.
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Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch eine Fahrzeugbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Wärmequelle, insbesondere einem Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor, einer Wärmesenke, einem Temperierkreislauf zum Wärmetransport zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke und einem zuvor beschriebenen Ausgleichsbehälter, der in dem Temperierkreislauf angeordnet ist.
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Beispielsweise ist der Ausgleichsbehälter direkt oder mittels einer Halterung an einer umliegenden Fahrzeugstruktur der Fahrzeugbaugruppe befestigt, insbesondere an lediglich einem oder zwei Befestigungspunkten. Dadurch ist die Montage des Ausgleichsbehälters besonders einfach und schnell und es werden nur wenige Befestigungselemente benötigt.
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Die Befestigung kann mittels einer Verschraubung oder einer akustisch entkoppelten Anbindung mit elastischen, verformbaren Elementen realisiert werden. Dadurch kann der Ausgleichsbehälter abhängig vom Fahrzeugmodell und den Umgebungsbedingungen auf geeignete Weise befestigt werden. Eine entkoppelte Anbindung kann beispielsweise mittels Gummielementen oder vergleichbaren Bauteilen erreicht werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1a schematisch eine erfindungsgemäße Fahrzeugbaugruppe für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter,
- - 1 b schematisch eine weitere erfindungsgemäße Fahrzeugbaugruppe für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter,
- - 2 schematisch den Ausgleichsbehälter nach 1a in einem Kraftfahrzeug,
- - 3 eine schematische Schnittansicht des Ausgleichsbehälters nach 2,
- - 4 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälters,
- - 5 den Ausgleichsbehälter nach 1 in einer Fahrzeugumgebung, und
- - 6 den Ausgleichsbehälter nach 5 in einer weiteren Perspektive.
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1a veranschaulicht schematisch eine Fahrzeugbaugruppe 10 für ein Kraftfahrzeug. Die Fahrzeugbaugruppe 10 umfasst einen Temperierkreislauf 12, indem ein Fluid zirkuliert, beispielsweise Wasser. Des Weiteren umfasst die Fahrzeugbaugruppe 10 eine Wärmequelle Q, zum Beispiel einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor.
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Wenn das Fluid im Temperierkreislauf 12 zirkuliert, kann zu Kühlungs- oder Heizzwecken Wärme von der Wärmequelle Q an das Fluid abgegeben werden. Diese Wärme kann an anderer Stelle im Temperierkreislauf 12 an eine Wärmesenke S abgegeben werden. Die Wärmesenke S kann beispielsweise Bestandteil einer Fahrzeugheizung oder Fahrzeugklimatisierung zum Heizen oder Kühlen eines Fahrzeuginnenraums sein.
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1b zeigt eine weitere Fahrzeugbaugruppe 10, bei der die Wärmesenke S indirekt mit dem Temperierkreislauf 12 verbunden ist.
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Des Weiteren ist ein Ausgleichsbehälter 14 im Temperierkreislauf 12 vorgesehen, der geeignet ist, das in dem Temperierkreislauf 12 zirkulierende Fluid aktiv zu fördern. Der Ausgleichsbehälter 14 erfüllt somit eine Doppelfunktion: Zum einen treibt der Ausgleichsbehälter 14 das Fluid an und zum anderen kann der Ausgleichsbehälter 14 aufgrund von temperaturbedingten Volumenschwankungen überflüssiges Fluid aufnehmen.
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Ein derartiger Ausgleichsbehälter 14 ist in 2 schematisch dargestellt, insbesondere in einer Fahrzeugumgebung. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausgleichsbehälters 14.
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Der Ausgleichsbehälter 14 hat eine Wandung 16, die einen Aufnahmeraum zur Aufnahme von Fluid begrenzt. Die Wandung 16 setzt sich im gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei Kunststoffschalen 18, 20 zusammen.
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Die genaue Form des Ausgleichsbehälters 14 ist nicht festgelegt und ist üblicherweise an die Fahrzeugumgebung angepasst.
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An einer Oberseite des Ausgleichsbehälters 14 ist eine verschließbare Befüllöffnung 22 vorgesehen, über die bei Bedarf dem Temperierkreislauf 12 Fluid zur Temperierung zugeführt werden kann.
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Über einen Fluideinlass 24 kann das im Temperierkreislauf 12 zirkulierende Fluid in den Ausgleichsbehälter 14 strömen. Es ist auch ein Fluidauslass 25 vorgesehen, aus dem das Fluid wieder aus dem Ausgleichsbehälter 14 herausströmen kann.
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In dem Ausgleichsbehälter 14 ist eine Pumpe P integriert, die teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist. Insbesondere ist ein Laufrad 26 der Pumpe P innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet, um das Fluid anzutreiben, und ein Antrieb 28 der Pumpe P ist außerhalb des Aufnahmeraums angeordnet.
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Die Pumpe P kann entweder elektrisch oder mechanisch angetrieben sein.
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Alternativ ist es auch denkbar, dass die Pumpe P vollständig innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist. Dies ist durch die gestrichelte Linie angedeutet, die eine alternative Wandung 16 zeigt.
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Um eine ausreichende Menge Fluid aufnehmen zu können, hat der Aufnahmeraum mindestens das zweifache Fluidvolumen der Pumpe P. Mit dem Volumen der Pumpe P ist dabei ein durch eine äußere Hüllgeometrie der Pumpe P begrenztes Volumen gemeint.
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4 zeigt einen Ausgleichsbehälter 14 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Der Ausgleichsbehälter 14 gemäß 4 unterscheidet sich von dem Ausgleichsbehälter 14 gemäß 3 insbesondere dadurch, dass die Pumpe P durch eine zusätzliche Wandung 29 von dem Fluidvolumen des Ausgleichsbehälters 14 separiert ist.
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Die Pumpe P, insbesondere ein Fluideinlass 31 der Pumpe P, ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise über eine Fluidleitung 30 mit dem Aufnahmeraum des Ausgleichsbehälters 14 strömungsverbunden, sodass die Pumpe P über die Fluidleitung 30 Fluid aus dem Ausgleichsbehälter 14 ansaugen kann.
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Wie in 4 dargestellten ist, kann der Ausgleichsbehälter 14 einen Füllstandssensor 32 zur Erkennung des Füllstands des Fluids im Ausgleichsbehälter 14 umfassen.
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Zudem kann der Ausgleichsbehälter 14 einen Filter 34 zum Rückhalten von im Fluid vorhandenen Partikeln aufweisen, wie ebenfalls in 4 zu sehen ist. Der Filter 34 ist beispielsweise am Fluideingang 24 des Ausgleichsbehälters 14 angeordnet.
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Die 5 und 6 zeigen jeweils einen Ausgleichsbehälter 14 in einer perspektivischen Ansicht in montiertem Zustand in einer Fahrzeugumgebung.
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Der Ausgleichsbehälter 14 ist entweder direkt oder mittels einer Halterung in einem einzigen Befestigungspunkt an einer umliegenden Fahrzeugstruktur 30 befestigt.
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Die Befestigung an der Fahrzeugstruktur 30 ist beispielsweise mittels einer Verschraubung oder einer akustisch entkoppelten Anbindung mit elastischen, verformbaren Elementen realisiert.
