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Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsbehältervorrichtung für ein Kühlmittel eines Motorkühlsystems eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Motorkühlsysteme zur Kühlung eines Motors, welcher insbesondere als Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, werden in der Regel mit einem Kühlmittel, insbesondere Kühlflüssigkeit, betrieben. Das Motorkühlsystem stellt in der Regel einen Kühlmittelkreislauf zum Abführen der Wärme und somit zum Kühlen des Motors bereit. Damit die Motorkühlung fehlerfrei gewährleistet werden kann, sollte in dem Kühlmittelkreislauf eine ausreichende Menge des Kühlmittels vorhanden sein und ferner sollten sich in diesem beispielweise keine Luftblasen befinden. Daher ist üblicherweise ein Ausgleichbehälter in dem Kraftfahrzeug, welches insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet ist, vorgesehen. Der Ausgleichbehälter hält Kühlmittel vor, um es bei Bedarf dem Kühlmittelkreislauf zuzuführen. Gleichzeitig dient der Ausgleichbehälter dazu, eine Nachfüllmöglichkeit für das Kühlmittel zur Verfügung zu stellen.
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Bei außerordentlichen Fahrsituationen des Kraftfahrzeugs, bei welchen beispielweise besonders große Querbeschleunigungen auftreten und/oder bei einer Bergfahrt, können bei Verwendung eines konventionellen Ausgleichbehälters Probleme auftreten. So könnte beispielweise über einen Auslass, über welcher Kühlmittel zum Motorkühlsystem abfließen kann, Luft in das Motorkühlsystem eindringen. Darüber hinaus kann das Kühlmittel beispielweise aus einer Einfüllöffnung schwappen.
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Daher werden beispielweise im Stand der Technik der Ausgleichbehälter besonders groß und somit bauraumverschwendend ausgebildet. Ferner zeigt die
DE 10 2013 018 781 B3 einen Ausgleichbehälter für eine Kühlflüssigkeit eines Motorkühlsystems, aufweisend eine Behälterwand, welche ein Ausgleichvolumen zur Aufnahme des Kühlmittels umgibt, wobei im Ausgleichvolumen zumindest eine Schottwand angeordnet ist, welche zwei Volumenabschnitte des Ausgleichvolumens voneinander trennt, wobei die zumindest eine Schottwand einen Durchlass für die Kühlflüssigkeit aufweist und eine Dichtvorrichtung im Ausgleichvolumen angeordnet ist, welche den Durchlass in Abhängigkeit einer Querbeschleunigung abdichtet.
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Ferner zeigt die
GB 1 478 359 A einen Behälter, welcher die Ausdehnung eines Fluids in einem Kühlsystem ermöglicht.
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Die US 2006 / 0 091 276 A1 zeigt einen schwenkbaren Halter für Versorgungsbehälter.
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Nachteilig beim genannten Stand der Technik sind beispielweise ein besonders großer Bauraumbedarf und/oder eine technisch aufwändige Ausgestaltung des Ausgleichbehälters.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ausgleichsbehältervorrichtung für ein Kühlmittel eines Motorkühlsystems eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, bei welcher der Ausgleichbehälter besonders vorteilhaft zumindest im Hinblick auf Querbeschleunigung und Bauraumbedarf das Kühlmittel für das Motorkühlsystem bereitstellen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.
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Eine erfindungsgemäße Ausgleichsbehältervorrichtung für ein Kühlmittel eines Motorkühlsystems, welches für eine Kühlung eines Motors ausgelegt ist, eines Kraftfahrzeugs, welches insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet sein kann, umfasst einen Ausgleichbehälter und ein Befestigungselement. Der Ausgleichbehälter weist eine Behälterwand auf, welche ein Ausgleichvolumen zur Aufnahme des Kühlmittels umgibt. Durch das Befestigungselement ist der Ausgleichbehälter in seiner Bestimmungsposition, das heißt insbesondere in einem zur Benutzung eingebauten Zustand, in dem Kraftfahrzeug haltbar beziehungsweise gehalten.
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Das Kühlmittel ist beispielweise eine Kühlflüssigkeit, welche beispielweise in einen Kühlmittelkreislauf des Motorkühlsystems zum Kühlen des Motors eingesetzt werden kann.
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Um nun die Ausgleichsbehältervorrichtung und insbesondere den Ausgleichbehälter besonders bauraumreduziert ausbilden zu können und gleichzeitig ein Eindringen von Luft in das Motorkühlsystem und/oder ein Ausblasen von Kühlmittel bei beispielsweise besonders großen Querbeschleunigungen, welche auf das Kraftfahrzeugs wirken verhindern zu können, ist eine Lagerungsvorrichtung vorgesehen. Durch die Lagerungsvorrichtung ist der Ausgleichbehälter um wenigstens eine Achse relativ zu dem Befestigungselement und somit relativ zu dem Kraftfahrzeug verlagerbar, insbesondere verschwenkbar und/oder drehbar, gehalten. Vorteilafterweise ist der Ausgleichbehälter besonders gleit- und/oder reibungsarm an der Lagerungsvorrichtung verlagerbar gehalten.
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Mit anderen Worten ist aufgrund der durch die Lagerungsvorrichtung bereitgestellten Verlagerbarkeit des Ausgleichbehälters relativ zum Kraftfahrzeug, ein Bewegen des Ausgleichbehälters in Richtung einer Beschleunigung, welche auf die Ausgleichsbehältervorrichtung beziehungsweise das Kraftfahrzeug wirkt, realisierbar.
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Durch die, insbesondere zwischen dem Befestigungselement und dem Ausgleichbehälter angeordnete, Lagerungsvorrichtung, durch welche der Ausgleichbehälter relativ zu dem Befestigungselement beweglich gehalten ist, ergibt sich der Vorteil, dass der Ausgleichbehälter besonders klein und somit bauraumschonend ausgebildet sein kann, da auch bei ein kleinen Abmessung des Ausgleichsvolumens das Motorkühlsystem bei Beschleunigung, welche in Querrichtung auf das Kraftfahrzeug wirken, mit Kühlmittel versorgt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass dabei gleichzeitig ein Überschwappen beziehungsweise Ausblasen des Kühlmittels verhindert werden kann.
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Erfindungsgemäß ist ein Füllstandsensor zum Erfassen eines Füllstands des Kühlmittels im Ausgleichvolumen vorgesehen. Mit anderen Worten ist, insbesondere in dem Ausgleichvolumen, zumindest ein Teil des Füllstandsensors, welcher beispielweise als Schwimmer ausgebildet ist, angeordnet. Durch den Füllstandsensor kann festgestellt werden, wie viel Kühlmittel sich in dem Ausgleichvolumen befindet, so kann vorteilhafterweise damit auch festgestellt werden, ob, um eine besonders gute Kühlung durch das Motorkühlsystem zu gewähren, eine entsprechende Menge an Kühlmittel in dem Ausgleichbehälter vorhanden ist.
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Erfindungsgemäß ist das Verschwenken um die wenigstens eine Achse anhand des erfassten Füllstands freigebbar. Mit anderen Worten ist beispielweise ein Blockierelement vorgesehen, welches in dem Fall, dass der Zustand des Kühlmittels über einem bestimmten Schwellwert liegt, das Verschwenken beziehungsweise Drehen des Ausgleichbehälters um die wenigstens eine Achse durch die Lagerungsvorrichtung blockiert, sodass beispielweise auf besonders vorteilhafte Weise Komponenten, wie beispielweise das Kreuzgelenk, der Lagerungsvorrichtung geschont werden kann. Somit kann vorteilhafter Weise ein Verschleiß der Lagerungsvorrichtung besonders vorteilhaft reduziert werden.
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Erfindungsgemäß ist das Verschwenken durch die Lagerungsvorrichtung mittels eines Aktors aktiv durchführbar. Mit anderen Worten kann das Verschwenken beispielweise aufgrund von auf den Ausgleichbehälter wirkenden Trägheitskräften aktiv beispielweise durch ein Stellen des Aktors unterstützt werden. Ist beispielweise eine vorteilhafterweise besonders reibungsarme verlagerbare Haltung durch die Lagerungsvorrichtung nicht vorteilhaft realisierbar, kann dies durch die aktive Verschwenken kompensiert werden.
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Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass heutige Kraftfahrzeuge teilweise eine besonders hohe Leistung erreichen, welche mit besonders großen Beschleunigungswerten bei einer Fahrt einhergehen kann. Ferner ist Bauraum, beispielweise in einem Motorraum, häufig sehr begrenzt. Knapper Bauraum und große Beschleunigungswerten führen zu einem Konflikt, da ein geringes Ausgleichvolumen nicht ausreichen kann, um ein durch die Beschleunigung verursachtes Schräglagevolumen des Kühlmittels aufzunehmen.
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Das Schräglagevolumen kann durch eine auf das Kraftfahrzeug wirkende Zentrifugalkraft (Fliehkraft), welche eine Trägheitskraft darstellt, beispielweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs, entstehen. Dadurch wird zumindest ein Teil des in dem Ausgleichvolumen aufgenommenen Kühlmittels an die Seite gedrückt, wodurch das Schrägvolumen auftritt. Bei dem Schrägvolumen ist eine Oberfläche des Kühlmittels somit nicht mehr waagerecht zu der durch die Erdbeschleunigung verursachten Gewichtskraft sondern schräg entsprechend der auf das Kühlmittel wirkenden Trägheitskraft. Dieses Kräfteverhältnis kann dazu führen, dass das Kühlmittel einen Einfüllstutzen erreicht, wodurch es zum Ausblasen des Kühlmittels kommen kann. Ferner kann dadurch beispielweise ein Auslass, über welchen Kühlmittel zum Motorkühlsystem abfließen kann, freigelegt werden, wodurch das Motorkühlsystem Luft aus dem Ausgleichbehälter ziehen kann.
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Ein Teil des Ausgleichvolumens, welches nicht mit dem Kühlmittel befüllt ist, wird als Restluftvolumen bezeichnet werden und dient dazu das Ausblasen zu verhindern. Das Restluftvolumen kann durch die erfindungsgemäße Ausgleichsbehältervorrichtung besonders klein sein kann, da das Schrägvolumen aufgrund des bewegbaren Ausgleichbehälters verhindert werden kann. Ferner ergibt sich der Vorteil, dass durch die erfindungsgemäße Ausgleichsbehältervorrichtung eine besonders dynamische Fahrt des Kraftfahrzeugs ermöglicht werden kann
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Ausgleichbehälter um wenigstens eine weitere Achse, das heißt also um wenigstens zwei Achsen, mittels der Lagerungsvorrichtung verlagerbar gehalten und die wenigsten eine Achse und die weitere Achse bilden einen gemeinsamen Drehpunkt aus, über welchen der Ausgleichbehälter verlagerbar gehalten ist. Mit anderen Worten ist der Ausgleichbehälter durch die Lagerungsvorrichtung zumindest in zwei Richtungen drehbar um einen Punkt gelagert ausgebildet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Ausgleichbehälter besonders vorteilhaft gegen aus verschiedenen Richtungen wirkenden Querbeschleunigungen drehbar gehalten sein kann. So kann beispielweise bei einer Kurvenfahrt und bei einer Bergfahrt vorteilhafter Weise das Ausblasen und/oder das Luftziehen verhindert werden. Dazu weist die Lagerungsvorrichtung beispielweise ein Kreuzgelenk und/oder Kardangelenk auf.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Ausgleichsbehälter einen Einfüllstutzen, über welchen das Kühlmittel in das Ausgleichvolumen einbringbar ist und welcher in der Bestimmungsposition, das heißt also in dem im Kraftfahrzeug montierten Zustand der Ausgleichsbehältervorrichtung, oberhalb des Ausgleichvolumens angeordnet ist und die wenigstens eine Achse durch den Einfüllstutzen verläuft. Mit anderen Worten ist die wenigstens eine Achse auf Höhe des Einfüllstutzens angebracht beziehungsweise angeordnet, dadurch kann auf besonders vorteilhafte Weise eine maximale Bewegungsfreiheit, insbesondere beim Verlegen, des Ausgleichbehälters gewährleistet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung liegt der Drehpunkt auf einer Mittelachse des Einfüllstutzens. Mit anderen Worten ist der Einfüllstutzen insbesondere rotationssymmetrisch beispielweise als ein Rohrstück ausgebildet, welches eine Rotationsachse aufweist, welche die Mittelachse darstellt. Darüber hinaus ist der Einfüllstutzen beispielweise insbesondere zentriert zum Ausgleichbehälter angeordnet. So kann durch die Anordnung des Drehpunkts auf der Mittelachse eine besonders vorteilhafte Bewegungsfreiheit des Ausgleichbehälters beim Verlagern, insbesondere beim Verdrehen, bewerkstelligt werden. Dadurch kann der Ausgleichbehälter besonders vorteilhaft in dem Kraftfahrzeug eingesetzt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist an einem Auslass ein flexiblen Schlauch angeordnet, über welchen das Kühlmittel zum dem Motorkühlsystem leitbar ist. Dabei umfasst vorteilhafterweise ein Material des Schlauches wenigstens PA oder EPD als Werkstoff. Durch die Ausbildung eines flexiblen Schlauchs an dem Auslass, welcher insbesondere beispielweise bis zu dem Kühlkreis des Motorkühlsystems führen kann, kann auf besonders vorteilhafte Weise unabhängig von einem Verschwenkungsgrad, das heißt einer Auslenkung, des Ausgleichbehälters um die wenigstens eine Achse, eine Versorgung des Motorkühlsystems mit Kühlmittel bewirkt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Ausgleichsbehältervorrichtung, insbesondere besonders bauteilarm und/oder kostengünstig ausgebildet sein kann.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Die einzige Fig. zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Ausgleichsbehältervorrichtung für ein Kühlmittel eines Motorkühlsystems eines Kraftfahrzeugs.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Ausgleichsbehältervorrichtung 10 für ein Kühlmittel 12 eines Motorkühlsystems 14 eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs. Die Ausgleichsbehältervorrichtung 10 umfasst eine Ausgleichbehälter 16 der eine Behälterwand 18 aufweist, welche ein Ausgleichvolumen 20 zur Aufnahme des Kühlmittels 12 umgibt. Des Weiteren umfasst die Ausgleichsbehältervorrichtung 10 ein Befestigungselement 22 durch welches der Ausgleichbehälter 16 in seiner Bestimmungsposition in dem Kraftfahrzeug gehalten ist. Dabei ist unter der Bestimmungsposition insbesondere eine vorgesehene Gebrauchsstellung, welche insbesondere zum Betrieb des Motorkühlsystems und somit des Kraftfahrzeugs, welches insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet ist, geeignet ist. Dazu ist exemplarisch eine Komponente des Kraftfahrzeugs, wie beispielweise ein Karosserierahmenelement 24, an welchem das Befestigungselement 22, insbesondere fixiert, gehalten ist, gezeigt.
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Bei einer Fahrt mit dem Kraftfahrzeug können, insbesondere bei hohen Leistungen des Kraftfahrzeugs beziehungsweise bei einer schnellen Kurvenfahrt und/oder bei einer Bergfahrt hohen Beschleunigungswerte auftreten, welche insbesondere aufgrund der Trägheitskraft eine Verlagerung beziehungsweise ein Schrägstellen des Kühlmittels 12, welches insbesondere als Kühlflüssigkeit ausgebildet ist, in dem Ausgleichvolumen 20 bewirken. Dies kann, insbesondere wenn der Ausgleichbehälter 16 um Bauraum zu sparen besonders klein ausgebildet sein soll, dazu führen, dass das Kühlmittel 12 aus einer Öffnung 26 eines Einfüllstutzens 28 schwappt, wodurch es zu einem Ausblasen des Kühlmittels 12 kommen kann. Darüber hinaus kann beispielweise ein Auslass 30 nicht mehr mit dem Kühlmittel 12 bedeckt sein, wodurch beispielweise Luft in das Motorkühlsystem 14 beziehungsweise in einen in diesem ausgebildeten Kühlmittelkreislauf gelangen kann. Dadurch kann beispielweise das Motorkühlsystem 14 beschädigt und/oder dessen Kühlleistung reduziert werden kann. Um dies zu verhindern, ist eine Lagerungsvorrichtung 32 der Ausgleichbehältervorrichtung 10 vorgesehen, durch welche der Ausgleichbehälter 16 um wenigstens eine Achse 34 relativ zu dem Befestigungselement 22 und somit relativ zu dem Kraftfahrzeug verlagerbar, insbesondere verschwenkbar und/oder drehbar, gehalten ist.
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Vorteilhafterweise ist der Ausgleichbehälter 16 um wenigstens eine weitere Achse 34, wobei die weitere Achse 34 eine zweite der wenigstens einen Achse 34 darstellen kann, mittels der Lagerungsvorrichtung 32 verlagerbar gehalten. Dabei bilden die wenigstens zwei Achsen 34 einen gemeinsamen Drehpunkt 36 aus, über welchen der Ausgleichbehälter 16 verlagerbar gehalten ist.
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Wie in der Fig. gezeigt umfasst der Ausgleichbehälter 16 den Einfüllstutzen 28, über welchen das Kühlmittel 12 in das Ausgleichvolumen 20 einbringbar ist und welcher in der Bestimmungsposition oberhalb des Ausgleichvolumens 20 angeordnet ist. Die wenigstens eine Achse 34 und somit der Drehpunkt 36 verläuft vorteilhafterweise auf Höhe des Einfüllstutzens 28. Dadurch kann eine besonders große Bewegungsfreiheit bei dem Verlagern, insbesondere bei dem Verdrehen, des Ausgleichbehälters 16 um den Drehpunkt 36, insbesondere in wenigstens zwei Raumrichtungen, realisiert werden. Ferner liegt, insbesondere für eine ebenfalls besonders große Bewegungsfreiheit und vorteilhafterweise darüber hinaus, für ein besonders leichtgängiges Verschwenken der Drehpunkt 36 auf einer Mittelachse 38 des Einfüllstutzens.
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Vorteilhafterweise ist das verlagerbar gehalten Sein des Ausgleichbehälters 16 an der Lagerungsvorrichtung 32 besonders reibungsarm, sodass der Ausgleichbehälter 16 besonders vorteilhaft beispielweise bei einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs entlang der auf ihn wirkenden Kraft, beispielweise der Drehkraft, verschwenkt werden kann, besonders reibungsarm realisiert.
Da der Ausgleichsbehälter der auf ihn wirkenden Beschleunigungskraft folgen kann, ändert sich quasi der Füllstand beziehungsweise am Verlauf einer Füllstandslinie des Kühlmittels 12 relativ zum Ausgleichbehälter 16 beziehungsweise dessen Ausgleichvolumen 20 nicht. Durch das Verschwenken bewegt sich das Kühlmittel 12 im Wesentlichen relativ zu dem Ausgleichbehälter 16 mit, wodurch der Ausgleichbehälter 16 seine Funktion ungestört auch bei einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs aufrechterhalten kann. Dabei dient der Ausgleichbehälter 16, insbesondere zum Vorhalten einer ausreichenden Menge des Kühlmittels 12 für das Motorkühlsystem 14, welches diesem insbesondere über den Auslass 30 bedarfsgerecht zugeführt werden kann.
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Mittels eines Füllstandsensors 40 ist ein Erfassen des Füllstands des Kühlmittels 12 in dem Ausgleichvolumen 20 durchführbar. So könnte beispielweise in Abhängigkeit des Füllstands des Kühlmittels 12 durch ein Blockierelement das Verschwenken um die wenigstens eine Achse 34 blockiert und/oder freigegeben werden. So kann auf besonders vorteilhafte Weise füllstandsabhängig beispielweise eine Reduzierung des Verschleißes der Lagerungsvorrichtung 32 entgegengewirkt werden. Beispielsweise kann dies auch in Abhängigkeit durch einen von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs vorgebbaren Fahrmodus blockiert werden, so ist beispielweise falls ein Sportmodus gewählt wird, die Lagerungsvorrichtung 32 und somit das Verschwenken vorgegeben und bei einem Fahrmodus für eine normale Fahrt blockiert.
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Das Blockierelement könnte beispielweise auch als ein Aktor 42 ausgebildet sein. Der Aktor 42 kann darüber hinaus beispielweise zum aktiven Verschwenken des Ausgleichbehälters 16 beziehungsweise der Lagerungsvorrichtung 32 dienen. So kann beispielweise das Verschwenken unterstützt werden, beispielweise bei einem hohen Verschmutzungsgrad in dem Motorraum, bei welchem beispielweise ein Kardangelenk, welches insbesondere ein Verschwenken um die wenigstens zwei Achsen 34, und welches ferner eine Komponente der Lagerungsvorrichtung 32 ist, realisiert werden.
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Damit unabhängig von einer Schrägstellung beispielweise aufgrund einer Querbeschleunigung des Ausgleichbehälters 16 das Motorkühlsystem 14 vorteilhafterweise mit dem Kühlmittel 12 versorgt werden kann, und dies mechanisch besonders einfach und somit verschleißarm realisiert werden kann, ist der Auslass 30 durch einen flexiblen Schlauch 44 mit dem Motorkühlsystem 14 verbunden.
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Durch die gezeigte Ausgleichsbehältervorrichtung 10 kann auf besonders vorteilhafte Weise eine dynamische Fahrt des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden, da durch das verlagerbar Halten des Ausgleichbehälters 16 relativ zu dem Kraftfahrzeug querbeschleunigungsunabhängig das Motorkühlsystem 14 besonders vorteilhaft kühlen kann. Dabei kann die Ausgleichsbehältervorrichtung 10 besonders kompakt ausgebildet werden, da beispielweise ein Restluftvolumen, welches oberhalb des Kühlmittels 12 in dem Ausgleichvolumen 20 ausgebildet ist, besonders klein ausgebildet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ausgleichsbehältervorrichtung
- 12
- Kühlmittel
- 14
- Motorkühlsystem
- 16
- Ausgleichbehälter
- 18
- Behälterwand
- 20
- Ausgleichvolumen
- 22
- Befestigungselement
- 24
- Karosserierahmenelement
- 26
- Öffnung
- 28
- Einfüllstutzen
- 30
- Auslass
- 32
- Lagerungsvorrichtung
- 34
- Achse
- 36
- Drehpunkt
- 38
- Mittelachse
- 40
- Füllstandsensor
- 42
- Aktor
- 44
- Schlauch
