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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben eines
Kältekompressors in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in
einem Nutzfahrzeug, mit einem Antriebsriemen, der von einer Antriebsriemenscheibe
zum Antreiben einer kompressorseitigen ersten Abtriebsriemenscheibe
antreibbar ist, und mit einer ersten Schaltkupplung, zum wahlweisen
antriebsmäßigen Koppeln und Entkoppeln einer Kompressoreingangswelle
mit der ersten Abtriebsriemenscheibe.
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Derartige
Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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So
zeigt beispielsweise das Fachbuch "Nutzfahrzeugtechnik – Grundlagen,
Systeme, Komponenten", 3. Auflage, 2004, Vieweg-Verlag auf Seite
359 eine derartige Anordnung, bei der zum Antreiben eines
Kältekompressors über eine Antriebsriemenscheibe,
die auf der Kurbelwelle des Motors platziert ist und über
die ein Antriebsriemen geführt ist, eine Abtriebsriemenscheibe
angetrieben wird. Diese Abtriebsriemenscheibe ist über
eine elektromagnetische Schaltkupplung wahlweise mit der Kompressoreingangswelle
koppelbar oder von dieser entkoppelbar. Beim Einschalten einer Klimaanlage
wird der Kältekompressor durch Einrücken der Schaltkupplung
zugeschaltet und gemäß der Drehzahl der Kurbelwelle
angetrieben.
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Es
hat sich jedoch gezeigt, dass gerade bei Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise
bei Bussen, in bestimmten Betriebssituationen ein rein Motordrehzahl-abhängiger
Antrieb des Kältekompressors unbefriedigend sein kann.
Obgleich heutzutage Kältekompressoren hinreichend gut in
einem breiten Betriebsbereich arbeiten können, besitzt
diese Art des Antriebs des Kältekompressors in unmittelbarer
Abhängigkeit von der Motordrehzahl unter anderem die folgenden
Nachteile: Bei einem Reisebus wird der Kältekompressor
bei einem Betrieb mit relativ hohen Geschwindigkeiten mit entsprechend
hoher Drehzahl betrieben, so dass ein verhältnismäßig
großer Anteil der Ausgangsleistung des Motors für
den Betrieb des Kältekompressors verwendet wird, obgleich
dies für die Klimatisierung des Reisebusses nicht unbedingt erforderlich
ist. Dies führt zu einem gesteigerten Kraftstoffverbrauch,
was mit den modernen Anforderungen an Kraftstoffeinsparungen nicht
mehr vereinbar ist. Andererseits kann es bei im reinen Stadtverkehr
verwendeten Bussen, bei deren Betrieb häufig der Motor
im Leerlauf läuft, wie beispielsweise bei einem Aufenthalt
an einer Haltestelle oder an Ampeln, erforderlich sein, den Kältekompressor
mit entsprechend höherer Drehzahl zu betreiben, um dem
Klimatisierungsbedarf im Bus nachzukommen, obgleich der Verbrennungsmotor
an sich keine entsprechend hohe Drehzahl für diese Betriebssituationen
benötigt. Diesem Problem wurde in der Vergangenheit dadurch
begegnet, dass die Motordrehzahl bei einem solchen Leerlaufbetrieb
entsprechend hoch eingestellt wurde, um den Klimatisierungsbedarf
durch einen entsprechend drehzahlintensiven Betrieb des Kältekompressors
zu decken. Auch dies führte zu einer unerwünschten
Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs mit den damit verbundenen
Nachteilen einer Erhöhung des Schadstoffausstoßes.
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Um
diesem Problem zu begegnen wurde beim Stand der Technik gemäß dem
Dokument
DE 32 30 813
A1 vorgeschlagen, einen Kompressorantrieb mit einem stufenlos
regelbaren Keilriemenwechselgetriebe, auch CVT-Getriebe genannt,
zu versehen. Ziel dieser Lösung war es, Drehzahlschwankungen
möglichst vollständig zu kompensieren, um an dem
Kältekompressor stationäre Betriebsbedingungen
zu schaffen. Hierzu wurde das Keilriemenwechselgetriebe mit einer
fluidisch steuerbaren, variabel einstellbaren Riemenscheibe ausgebildet.
Je nach Motordrehzahl wurde die Riemenscheibe durch Zuführen
oder Abführen eines Steuerfluids in unterschiedliche Betriebszustände
geschaltet, um so durch Veränderung des Riemenscheibendurchmessers
Drehzahlschwankungen auszugleichen und den Kältekompressor
mit einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl zu betreiben.
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Es
hat sich jedoch gezeigt, dass diese Anordnung gemäß dem
Stand der Technik aufgrund ihres komplizierten Aufbaus und der aufwendigen
Ansteuerung in der Anschaffung und Montage große Nachteile
mit sich bringt und während des Betriebs fehleranfällig
ist. Gerade bei Nutzfahrzeugen sind jedoch Komponenten mit geringer
Fehleranfälligkeit und einfachem Aufbau zur Reduzierung
der Ausfallwahrscheinlichkeit erforderlich. Auch die zusätzliche Ansteuerung
vermittels eines Steuerfluids erfordert erhöhten Wartungsbedarf
und vergrößert die Fehleranfälligkeit.
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Es
ist demgegenüber eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Vorrichtung zum Antreiben eines Kältekompressors der
eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, die bei einfachem Aufbau
und dauerhaft zuverlässiger Funktionsweise eine an die jeweiligen
Klimatisierungsanforderungen angepasste Ansteuerung des Kältekompressors
erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art
gelöst, bei der eine von dem Antriebsriemen angetriebene
zweite Abtriebsriemenscheibe vorgesehen ist, die über eine zweite
Schaltkupplung antriebsmäßig mit der Kompressoreingangswelle
koppelbar oder von dieser entkoppelbar ist.
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Erfindungsgemäß wird
durch Einsatz einer zweiten Schaltkupplung die Möglichkeit
geschaffen, dass die Vorrichtung mit unterschiedlichen Übersetzungen
betrieben wird – je nach Schaltzustand von erster und zweiter
Schaltkupplung –, so dass bedarfsweise eine der Übersetzungen
verwendet werden kann. So ist es möglich, dann, wenn das
Kraftfahrzeug einen erhöhten Klimatisierungsbedarf hat, obgleich
die Motordrehzahl gering ist, eine größere Übersetzung
zu wählen, um den Kältekompressor mit erhöhter
Drehzahl anzutreiben, obgleich die Antriebsriemenscheibe mit niedrigerer
Drehzahl angetrieben wird. Gleichermaßen ist es möglich,
dann, wenn die Antriebsriemenscheibe mit relativ hoher Drehzahl
betrieben wird, weil beispielsweise das Nutzfahrzeug dauerhaft bei
einer Langstreckenfahrt mit verhältnismäßig
hoher Geschwindigkeit betrieben wird, ein derartiges Übersetzungsverhältnis
zu wählen, das ein Antreiben des Kältekompressors
mit niedrigerer Drehzahl ermöglicht, um so Kraftstoff einzusparen.
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Gemäß einer
Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, die zweite
Abtriebsriemenscheibe über die zweite Schaltkupplung mit
einer Zwischenriemenscheibe koppelbar oder von dieser entkoppelbar
ist, wobei die Zwischenriemenscheibe über einen Zwischenriemen
mit der Kompressoreingangswelle antriebsmäßig
gekoppelt ist. Je nach Bedarf kann also unmittelbar über
den Antriebsriemen Drehmoment auf die Kompressoreingangswelle übertragen
werden oder – unter Ausnutzung des Zwischenriemens – die
Kompressoreingangswelle mit einer anderen Drehzahl angetrieben werden.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass im Rahmen der
vorliegenden Erfindungsbeschreibung bei der Verwendung des Begriffs
"antriebsmäßig gekoppelt" nicht zwingend gemeint
ist, dass eine unmittelbare antriebsmäßige Kopplung
zwischen zwei Komponenten vorliegt. „Antriebsmäßig
gekoppelt" soll vielmehr in diesem Zusammenhang bedeuten, dass auch
eine Zwischenschaltung weiterer drehmomentübertragender
Komponenten möglich ist.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht im Zusammenhang mit der Verwendung
eines Zwischenriemens vor, dass der Zwischenriemen über eine
dritte Abtriebsriemenscheibe mit der Kompressoreingangswelle antriebsmäßig
gekoppelt ist.
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Wie
vorstehend angedeutet, können mit der Erfindung verschiedene Übersetzungsverhältnisse gewählt
werden. So ist es möglich, dass die erste Schaltkupplung
und die zweite Schaltkupplung zum Abschalten des Kältekompressors
jeweils in eine entkoppelnde Stellung schaltbar sind. Es ist darauf
hinzuweisen, dass auch noch weitere Schaltkupplungen vorgesehen
sein können, um zusätzliche Übersetzungen
zu realisieren. Im Einzelnen kann erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung
zum Antreiben des Kältekompressors jeweils wechselweise
in eine koppelnde Stellung schaltbar sind, wobei dann, wenn sich
die erste Schaltkupplung in koppelnder Stellung und die zweite Schaltkupplung
in entkoppelnder Stellung befinden, eine andere Antriebsübersetzung
des Kältekompressors vorliegt, als dann, wenn sich die erste
Schaltkupplung in entkoppelnder Stellung und die zweite Schaltkupplung
in koppelnder Stellung befinden.
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Gemäß einer
Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein,
dass die erste Abtriebsriemenscheibe mit einem kleineren antriebsmäßig wirksamen
Durchmesser ausgebildet ist als die zweite Abtriebsriemenscheibe.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Zwischenriemenscheibe mit
einem kleineren antriebsmäßig wirksamen Durchmesser ausgebildet
ist als die zweite und dritte Abtriebsriemenscheibe. Eine derartige
Ausführungsform bietet sich insbesondere bei einem Reisebus
an, bei dem bei hohen Geschwindigkeiten ein drehzahlreduzierter
Antrieb des Kältekompressors zur vorteilhaften Einsparung
von Kraftstoff führt. Mit anderen Worten wird bei hohen
Motordrehzahlen der Kältekompressor mit einer „Untersetzung"
angetrieben, wobei bei niedrigeren Motordrehzahlen der Kältekompressor mit
gegenüber dieser Untersetzung größerem Übersetzungsverhältnis
angetrieben wird.
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Alternativ
zu dieser Ausführungsform kann bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen sein, dass die erste Abtriebsriemenscheibe
mit der zweiten Abtriebsriemenscheibe über einen Verbindungsriemen
antriebsmäßig gekoppelt sind, wobei der Verbindungsriemen
auf einer Verbindungsriemenscheibe und der ersten Abtriebsriemenscheibe
geführt ist und wobei die Verbindungsriemenscheibe drehfest
mit der zweiten Abtriebsriemenscheibe verbunden ist. In diesem Zusammenhang
kann vorgesehen sein, dass die zweite Abtriebsriemenscheibe einen
kleineren antriebsmäßig wirksamen Durchmesser
aufweist, als die Verbindungsriemenscheibe und dass die Verbindungsriemenscheibe
einen größeren antriebsmäßig
wirksamen Durchmesser aufweist, als die erste Abtriebsriemenscheibe.
Eine solche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung empfiehlt sich beispielsweise bei der Verwendung in
einem Stadtbus, bei dem gerade bei niedrigen Motordrehzahlen, beispielsweise
im Betrieb an einer Haltestelle während des Aussteigens
und Zustei gens von Fahrgästen oder im Leerlaufbetrieb an
Kreuzungen und Ampeln, dafür Sorge zu tragen ist, dass
der Klimatisierungsbedarf weiter gedeckt ist und deshalb der Kältekompressor – ohne
den Kraftstoffverbrauch erhöhendes Steigern der Motordrehzahl – mit
größerer Drehzahl anzutreiben ist.
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Ferner
kann bei sämtlichen Ausführungsvarianten der Erfindung
vorgesehen sein, dass vermittels des Zwischenriemens oder eines
mit der ersten oder zweiten Abtriebsriemenscheibe angetriebenen
Zusatzriemens wenigstens ein Zusatzaggregat antreibbar ist. Derartige
Zusatzaggregate können beispielsweise eine Lichtmaschine,
ein Lüfter, eine Wasserpumpe oder dergleichen sein. Auch
der Zwischenriemen kann mit einer anderen Übersetzung angetrieben
werden, als der Antriebsriemen.
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Ferner
kann erfindungsgemäß wenigstens eine Spannvorrichtung
zum Spannen des Antriebsriemens oder/und des Zwischenriemens oder/und des
Verbindungsriemens oder/und des Zusatzriemens vorgesehen sein.
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Je
nach Bedarf können die Schaltkupplungen elektromagnetisch
oder fluidisch, das heißt pneumatisch oder hydraulisch,
ansteuerbar sein. Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich bei
einer elektromagnetischen Ansteuerung, da diese kein zusätzliches
Fluidsystem erfordert.
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Die
Erfindung betrifft darüber hinaus einen Kältekompressor
mit einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern einer Vorrichtung
der vorstehend beschriebenen Art, wobei zum Betreiben des Kältekompressors
die erste und die zweite Schaltkupplung bei niedriger Drehzahl der
Antriebsriemenscheibe derart geschaltet werden, dass sich eine höhere
Drehzahl an der Kompressoreingangswelle ergibt und/oder bei hoher
Drehzahl der Antriebsriemenscheibe derart geschaltet werden, dass
sich eine niedrigere Drehzahl an der Kompressoreingangswelle ergibt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden
Figuren erläutert. Es stellen dar:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran
angeschlossenen Kältekompressor;
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2 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise
einer elektromagnetischen Schaltkupplung, wie sie bei der Erfindung
Anwendung findet;
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3 eine
Draufsicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor;
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4 eine
Vorderansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor;
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5 eine
perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran
angeschlossenen Kältekompressor;
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6 eine
Draufsicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor;
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7 eine
Vorderansicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor;
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8 eine
perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran
angeschlossenen Kältekompressor;
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9 eine
Draufsicht der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor
und
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10 eine
Vorderansicht der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor.
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 mit
einem daran angeschlossenen Kältekompressor 12.
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Wie
man in 1 erkennt, weist die erfindungsgemäße
Vorrichtung 10 einen Antriebsriemen 16 auf, der über
eine Antriebsriemenscheibe 14 antreibbar ist. Die Antriebsriemenscheibe 14 wird
beispielsweise über die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors
angetrieben. Der Antriebsriemen 16 ist über eine
erste Ab triebsriemenscheibe 18 mit einer ersten Schaltkupplung 20 sowie
eine zweite Abtriebsriemenscheibe 22 mit einer zweiten
Schaltkupplung 24 geführt. Die Schaltkupplungen 20 und 24 können
die ihnen zugeordneten Abtriebsriemenscheiben 18 und 22 wahlweise
antriebsmäßig an eine nicht gezeigte Kompressoreingangswelle
koppeln oder von dieser entkoppeln, worauf im Folgenden noch im
Detail eingegangen wird.
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Die
zweite Abtriebsriemenscheibe 22 ist über die zweite
Schaltkupplung 24 mit einer Zwischenriemenscheibe 26 koppelbar. Über
die Zwischenriemenscheibe 26 ist ein Zwischenriemen 28 geführt,
der die Zwischenriemenscheibe 26 antriebsmäßig
mit einer dritten Abtriebsriemenscheibe 30 koppelt. Die
dritte Abtriebsriemenscheibe 30 ist drehfest mit einer
Kompressoreingangswelle gekoppelt. Die erste Schaltkupplung 20 und
die zweite Schaltkupplung 24 sind jeweils wechselweise
in eine koppelnde Stellung schaltbar, wobei sich je nach der in koppelnder
Stellung befindlichen Schaltkupplung 20 oder 24 das Übersetzungs-/Untersetzungsverhältnis ändert,
worauf im Folgenden noch im Detail eingegangen wird. Bei der Ausführungsform
gemäß 1 bis 4 ergeben
sich die folgenden Schaltzustände:
- • Beide
Schaltkupplungen 20 und 24 sind ausgerückt
(„entkoppelt"):
in diesem Schaltzustand wird der Kältekompressor 12 nicht
angetrieben;
- • die Schaltkupplung 20 ist eingerückt
(„gekoppelt"), die Schaltkupplung 24 ist ausgerückt
(„entkoppelt"):
das über den Antriebsriemen 16 übertragene Drehmoment
wird über die erste Abtriebsriemenscheibe 18 und
die eingerückte Schaltkupplung 20 auf die Kompressoreingangswelle übertragen; der
Kältekompressor 12 wird mit einem ersten Übersetzungsverhältnis
angetrieben;
- • die Schaltkupplung 20 ist ausgerückt
(„entkoppelt"), die Schaltkupplung 24 ist eingerückt
(„gekoppelt"):
über Antriebsriemen 16 übertragene
Drehmoment wird über die zweite Abtriebsriemenscheibe 22 und
die eingerückte Schaltkupplung 24 auf die Zwischenriemenscheibe 26 und
von dieser über den Zwischenriemen 28 auf die
dritte Abtriebsriemenscheibe 30 übertragen, die
drehfest mit der Kompressoreingangswelle verbunden ist; der Kältekompressor 12 wird
mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis angetrieben.
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Die
beiden unterschiedlichen Übersetzungen, die je nach Schaltzustand
der beiden Schaltkupplungen 20 und 24 vorliegen,
ermöglichen es, den Kompressor 12 je nach Bedarf
mit zwei unterschiedlichen Drehzahlkennlinien zu betreiben.
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Zur
Erläuterung der zu den unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen
führenden Dimensionierung der Riemenscheiben wird auf 3 verwiesen.
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Aus 3 ist
ersichtlich, dass der antriebsmäßig wirksame Durchmesser
D1 der ersten Abtriebsriemenscheibe 22 kleiner ausgebildet
als der antriebsmäßig wirksame Durchmesser D2
der zweiten Abtriebsriemenscheibe 18. Ferner erkennt man, dass
der antriebsmäßig wirksame Durchmesser D4 der
Zwischenriemenscheibe 26 kleiner als der antriebsmäßig
wirksame Durchmesser D3 der dritten Abtriebsriemenscheibe 30 und
der antriebsmäßig wirksame Durchmesser D2 der
zweiten Abtriebsriemenscheibe 18 ist. Anhand der Durchmesser
der Abtriebsriemenscheiben D1, D2 und D3 sowie des Durchmessers
der Zwschenriemenscheibe D4 lässt sich erkennen, dass mit
dieser Ausführungsvariante der Erfindung die aktuelle Drehzahl
eines Motors eines Reisebusses durch das oben genannte zweite Übersetzungsverhältnis
gegenüber dem oben genannten ersten Übersetzungsverhältnis „untersetzt" auf
die Kompressoreingangswelle übertragen werden kann. Mit
anderen Worten bedeutet dies, dass bei hohen Geschwindigkeiten des
Reisebusses, beispielsweise bei einer längeren Autobahnfahrt,
und somit bei hohen Drehzahlen des Motors der Kompressor 12 drehzahlreduziert
betrieben werden kann, wobei auch bei dem zweiten Übersetzungsverhältnis immer
noch der Klimatisierungsbedarf im Reisebus gedeckt ist. Allerdings
wird gegenüber dem ersten Übersetzungsverhältnis
nur ein kleinerer Anteil der Motorleistung für den Betrieb
des Kältekompressors abgezweigt. Daraus resultiert vorteilhafterweise
eine Einsparung von Kraftstoff.
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Man
erkennt in 1 einen Zusatzriemen 32 zum
Antreiben wenigstens eines Zusatzaggregats, beispielsweise über
Zusatzriemenscheiben 34, 36 und 38. Der
Zusatzriemen 32 kann durch die erste Abtriebsriemenscheibe 18 angetrieben
werden.
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1 zeigt
weiterhin Spannvorrichtungen 40, 42, 44 und 46 zum
Spannen des Antriebsriemens 16 und des Zusatzriemens 32,
wobei die Spannvorrichtungen 40 und 42 zum Spannen
des Antriebsriemens 16 vorgesehen sind und die Spannvorrichtungen 44 und 46 zum
Spannen des Zusatzriemens 32.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung einer an sich bekannten elektromagnetischen
Schaltkupplung 50, wie sie im Rahmen der Erfindung beispielsweise
als Schalt kupplung 20 oder 24 zum Einsatz kommt.
Der Aufbau und die Funktionsweise sollen im folgenden zur Vervollständigung
der Erfindungsbeschreibung kurz erläutert werden.
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Wie
man in 2 erkennt, weist die elektromagnetische Schaltkupplung 50 einen
ortsfest an einem Kompressorflansch 66 angebrachten Elektromagneten 52 und
einen drehfest mit einer Kompressoreingangswelle 60 verbundenen
Rotor 58 auf. Die Kompressoreingangswelle 60 und
der Rotor 58 sind zusammen um eine Achse A drehbar. Der
Rotor 58 ist durch einen Arbeitsluftspalt 54 von
einer Ankerscheibe 56 beabstandet. 2 zeigt
weiterhin eine mittels eines Kugellagers 62 drehbar auf
dem Rotor 58 gelagerte, fest mit der Ankerscheibe 56 verbundene
Riemenscheibe 62.
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Die
elektromagnetische Schaltkupplung 50 kann im Betrieb zwei
Schaltzustände, einen ausgerückten („entkoppelten")
und einen eingerückten („gekoppelten"), einnehmen.
Im ausgerückten („entkoppelten") Zustand der elektromagnetischen
Schaltkupplung 50 wird der Arbeitsluftspalt 54 zwischen dem
Rotor 58 und der Ankerscheibe 56 erhalten, somit
wird kein Drehmoment über die Riemenscheibe 64 und
die Ankerscheibe 56 auf den Rotor 60 und damit
auch nicht auf die Kompressoreingangswelle 60 übertragen.
Um die elektromagnetische Schaltkupplung 50 in einen eingerückten
(„gekoppelten") Zustand zu überführen,
wird der Elektromagnet 50 bestromt. In Folge des sich aufbauenden
Magnetfelds wird der Arbeitsluftspalt 56 geschlossen, das
heißt die Ankerscheibe 56 wird über die
Magnetkraft an den Rotor 58 angezogen und mit diesem zu
einer gemeinsamen Drehbewegung verbunden. Ein Drehmoment, das durch
einen nicht gezeigten Riemen auf die Riemenscheibe 64 und
der Ankerscheibe 56 übertragen wird, kann durch
die drehfeste Verbindung des Rotors 58 und der Ankerscheibe 56 auf
die Kompressoreingangswelle 60 übertragen werden.
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In 4 ist
zur Verdeutlichung der Erfindung auch eine Vorderansicht der Vorrichtung 10 zum
Antreiben eines Kältekompressors 12 dargestellt.
Aus dieser Ansicht kann die Anordnung der einzelnen Komponenten
dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 10 auf der Befestigungsplatte 13 veranschaulicht
werden.
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Im
Folgenden wird mit Bezug auf die 5, 6 und 7 ein
zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Zur Vermeidung von Wiederholungen und zur Vereinfachung der Beschreibung werden
für gleichwirkende oder gleichartige Komponenten dieselben
Bezugszeichen verwendet, wie im ersten Ausführungsbeispiel,
jedoch mit der Ziffer "1" vorangestellt.
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Die
Ausführungsform gemäß der 5, 6 und 7 unterscheidet
sich von der Ausführungsform gemäß der 1, 3 und 4 im Wesentlichen
darin, dass die Durchmesser der Abtriebsriemenscheiben verändert
wurden. Im einzelnen ist der Durchmesser der ersten Abtriebsriemenscheibe 118 bei
dieser Ausführungsform kleiner als bei der ersten Ausführungsform.
Auf die Durchmesser der Abtriebsriemenscheiben 118, 122 und 130 wird
im Einzelnen in der Beschreibung der 6 eingegangen.
Ein weiterer Unterschied dieser Ausführungsform zur ersten
Ausführungsform gemäß der 1, 3 und 4 liegt
in der unterschiedlichen Anordnung einzelner Komponenten, wie beispielsweise
die Anordnung der Spannvorrichtungen 144 und 146.
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6 zeigt
eine Draufsicht der Vorrichtung 110 zum Antreiben eines
Kältekompressors 112, um die Verhältnisse
der Durchmesser der Abtriebsriemenscheiben und der Zwischenriemenscheibe
zueinander und ihre Anordnung zu veranschaulichen.
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Wie
man in 6 erkennt, ist der Durchmesser D1 der ersten Abtriebsriemenscheibe 118 deutlich
kleiner ausgebildet als der Durchmesser D1 der Ausführungsform
gemäß 3. Dadurch wird das erste Übersetzungsverhältnis
gegenüber der Ausführungsform nach den 1 bis 3 vergrößert,
so dass der Kompressor 112 im ersten Übersetzungsverhältnis
mit höheren Drehzahlen betrieben werden kann. Dadurch kann
erreicht werden, dass auch bei niedrigen Motordrehzahlen der Kältekompressor
hinreichend angetrieben wird, um den aktuellen Klimatisierungsbedarf
zu decken.
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7 zeigt
wiederum eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 110, zur Veranschaulichung der Anordnung der
einzelnen Komponenten auf der Befestigungsplatte 113.
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Im
Folgenden wird die dritte Ausführungsform gemäß der 8, 9 und 10 beschrieben.
Wiederum werden für gleichwirkende oder gleichartige Komponenten
dieselben Bezugszeichen wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen verwendet,
jedoch mit der Ziffer "2" vorangestellt.
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Die
Ausführungsform gemäß 8, 9 und 10 unterscheidet
sich zu den vorangegangenen Ausführungsformen durch eine
Neuanordnung der Riemenebenen. Die Abtriebsriemenscheibe 218 ist
weiterhin als erste Abtriebsriemenscheibe und die Abtriebsriemenscheibe 222 ist
weiterhin als zweite Abtriebsriemenscheibe bezeichnet. Ferner erkennt
man aus 8, dass die Antriebsriemenscheibe 214 den
Antriebsriemen 218 antreibt, durch den die zweite Abtriebsriemenscheibe 222 antreibbar
ist. Die zweite Abtriebsriemenscheibe 222 ist drehfest mit
einer Verbindungsriemenscheibe 248 verbunden, die über
einen Verbindungsriemen 247 die erste Abtriebsriemenscheibe 218 antreibt
kann. Weiterhin erkennt man aus 8, dass
die Zwischenriemenscheibe 226 über den Zwischenriemen 228 mit
der dritten Abtriebsriemenscheibe 230 antriebsmäßig
gekoppelt ist. Der Zwischenriemen 228, der bei dieser Ausführungsform
die Zwischenriemenscheibe 226 mit der dritten Abtriebsriemenscheibe 230 koppelt, wird
hier auch zum Antreiben von Zusatzaggregaten, die beispielhaft durch
die Riemenscheibe 234 dargestellt sind, verwendet.
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9 zeigt
wiederum eine Draufsicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Antreiben eines Kältekompressors 12,
zur Darstellung der einzelnen Durchmesser der Riemenscheiben und
damit zur Verdeutlichung der Übersetzung- bzw. Untersetzungsverhältnisse.
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Die
zweite Abtriebsriemenscheibe 222 weist bei diesem Ausführungsbeispiel
einen kleineren antriebsmäßig wirksamen Durchmesser
D2 auf als der Durchmesser D5 der mit dieser drehfest verbundenen
Verbindungsriemenscheibe 248 und als der Durchmesser D1
der ersten Abtriebsriemenscheibe D1. Ferner ist die durch die zweite
Schaltkupplung 224 zuschaltbare Zwischenriemenscheibe 226 mit
einem größeren antriebsmäßig
wirksamen Durchmesser D4 ausgebildet als der Durchmesser D3 der
dritten Abtriebsriemenscheibe 230.
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Bei
der Ausführungsform gemäß 8 bis 10 ergeben
sich die folgenden Schaltzustände:
- • Beide
Schaltkupplungen 220 und 224 sind ausgerückt
(„entkoppelt"): in diesem Schaltzustand wird der Kältekompressor 212 nicht
angetrieben;
- • die Schaltkupplung 220 ist eingerückt
(„gekoppelt"), die Schaltkupplung 224 ist ausgerückt („entkoppelt"):
das über
den Antriebsriemen 216 übertragene Drehmoment
wird auf die zweite Abtriebsriemenscheibe 222 übertragen,
so dass diese drehangetrieben wird; mit dieser dreht sich die Verbindungsriemenscheibe 248; über
den Verbindungsriemen 247 wird die erste Abtriebsriemenscheibe 218 angetrieben; über
die eingerückte Schaltkupplung 220 wird die Drehbewegung
der ersten Abtriebsriemenscheibe 218 auf die Kompressoreingangswelle übertragen;
der Kältekompressor 212 wird mit einem ersten Übersetzungsverhältnis angetrieben;
- • die Schaltkupplung 220 ist ausgerückt
(„entkoppelt"), die Schaltkupplung 224 ist eingerückt
(„gekoppelt"):
das über den Antriebsriemen 216 übertragene Drehmoment
wird auf die zweite Abtriebsriemenscheibe 222 übertragen,
so dass diese drehangetrieben wird; mit dieser dreht sich die Verbindungsriemenscheibe 248; über
den Verbindungsriemen 247 wird die erste Abtriebsriemenscheibe 218 angetrieben;
deren Drehbewegung bleibt jedoch wirkungslos, weil die Schaltkupplung 22 ausgerückt
ist; über die eingerückte Schaltkupplung 224 wird
die Zwischenriemenscheibe 226 angetrieben; diese treibt
den Zwischenriemen 228 an, der die dritte Abtriebsriemenscheibe 230 drehantreibt;
dieser ist drehfest mit der Kompressoreingangswelle gekoppelt und
treibt diese mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis
an.
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Diese
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kann insbesondere in einem Stadtbus Verwendung finden.
In Stadtbussen wurde bisher an Haltestellen bzw. Ampeln der Motor
mit gegenüber der an sich erforderlichen Leerlaufdrehzahl erhöhter
Drehzahl betrieben, um den Kältekompressor so anzutreiben,
dass in jedem Fall der Klimatisierungsbedarf im Innenraum des Fahrzeugs
gedeckt ist. Gerade während eines Aufenthalts an Haltestellen
mit geöffneter Tür ist bei hohen Außentemperaturen
der Klimatisierungsbedarf im Fahrgastraum des Busses relativ hoch.
Die Erhöhung der Motordrehzahl im Leerlauf beim Stand der
Technik führte unweigerlich zu einem hohen Kraftstoffverbrauch
und zu einem entsprechend hohen Abgasausstoß. Durch Bereitstellung
des zweiten Übersetzungsverhältnisses kann bei
dieser Ausführungsform der Erfindung der Bus auch im Betrieb
an einer Ampel oder einer Haltestelle mit einer niedrigen Motordrehzahl
betrieben werden, beispielsweise der „normalen" Leerlaufdrehzahl
des Motors. Das zweite Übersetzungsverhältnis
sorgt dafür, dass diese niedrige Motordrehzahlen in eine
hinreichend hohe Kompressordrehzahl umgewandelt werden kann, bei
der der Klimatisierungsbedarf gedeckt ist, ohne dass der Kraftstoffverbrauch
und der Abgasausstoß nennenswert erhöht werden.
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10 zeigt
wiederum eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 210 und einen daran angeschlossenen Kältekompressor 212,
um die Anordnung der einzelnen Komponenten auf der Befestigungsplatte 113 zu
veranschaulichen.
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Die
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, dass
mit der Erfindung bei verhältnismäßig
geringem konstruktivem Mehraufwand gegenüber der herkömmlichen
Lösung mit nur einer schaltbaren Kupplung eine Vorrichtung
zum Antreiben eines Kältekompressors bereitgestellt werden kann,
die verschiedene Übersetzungsverhältnis in zum
Kompressorantrieb bietet. Je nach Art des Nutzfahrzeugs lässt
sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in Abhängigkeit
von den vorliegenden Betriebsbedingungen so einsetzen, dass immer
genau das Übersetzungsverhältnis angewendet wird,
mit dem der aktuelle Klimatisierungsbedarf gedeckt ist, mit dem
aber auch ein übermäßig drehzahlintensiver
Antrieb des Kältekompressors vermieden wird. Dadurch lässt
sich der Kraftstoffverbrauch gegenüber herkömmlichen
Lösungen deutlich senken. Ferner ist die Erfindung gegenüber
Vorrichtungen aus dem Stand der Technik, die einen stufenlos einstellbaren
Riemenantrieb vorsehen, beispielsweise über ein CVT-Getriebe,
weniger komplex und hinsichtlich der Zuverlässigkeit und
der Lebensdauer deutlich verbessert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - "Nutzfahrzeugtechnik – Grundlagen,
Systeme, Komponenten", 3. Auflage, 2004, Vieweg-Verlag auf Seite
359 [0003]