-
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.
-
Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
-
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.
-
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.
-
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.
-
US 3,429,192 A offenbart eine Riemenanordnung mit einer doppelseitigen Magnetkupplung, die in wechselseitigen Eingriff mit zwei Riemenscheiben steht und damit den Antrieb einer Kompressorwelle mit zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen ermöglicht.
-
US 4,564,092 A beschreibt eine Riemenanordnung mit einer Magnetkupplung, die wechselweise zur Kraftübertragung zwei Riemenscheiben mit unterschiedlichen Durchmessern ansteuert.
-
Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Anordnungen gemäß dem Stand der Technik aufgrund ihres komplizierten Aufbaus und der aufwendigen Ansteuerung in der Anschaffung und Montage große Nachteile mit sich bringen und während des Betriebs fehleranfällig sind. Gerade bei Nutzfahrzeugen sind jedoch Komponenten mit geringer Fehleranfälligkeit und einfachem Aufbau zur Reduzierung der Ausfallwahrscheinlichkeit erforderlich. Auch die zusätzliche Ansteuerung vermittels eines Steuerfluids bei dem Kompressorantrieb gemäß der
DE 32 30 813 A1 erfordert erhöhten Wartungsbedarf und vergrößert die Fehleranfälligkeit.
-
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.
-
Diese Aufgabe wird jeweils durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 5 gelöst.
-
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.
-
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass 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.
-
Die Erfindung sieht im Zusammenhang mit der Verwendung eines Zwischenriemens vor, dass der Zwischenriemen über eine dritte Abtriebsriemenscheibe mit der Kompressoreingangswelle antriebsmäßig gekoppelt ist.
-
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. Dabei ist vorgesehen, 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.
-
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.
-
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 ist, 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 Zusteigens 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.
-
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.
-
Ferner kann erfindungsgemäß wenigstens eine Spannvorrichtung zum Spannen des Antriebsriemens oder/und des Zwischenriemens oder/und des Verbindungsriemens oder/und des Zusatzriemens vorgesehen sein.
-
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.
-
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Kältekompressor mit einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art.
-
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.
-
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:
-
1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor;
-
2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise einer elektromagnetischen Schaltkupplung, wie sie bei der Erfindung Anwendung findet;
-
3 eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor;
-
4 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor;
-
5 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor;
-
6 eine Draufsicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor;
-
7 eine Vorderansicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor;
-
8 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor;
-
9 eine Draufsicht der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor und
-
10 eine Vorderansicht der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor.
-
1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 mit einem daran angeschlossenen Kältekompressor 12.
-
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 Abtriebsriemenscheibe 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.
-
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”):
das über den 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.
-
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.
-
Zur Erläuterung der zu den unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen führenden Dimensionierung der Riemenscheiben wird auf 3 verwiesen.
-
Aus 3 ist ersichtlich, dass der antriebsmäßig wirksame Durchmesser D1 der ersten Abtriebsriemenscheibe 18 kleiner ausgebildet als der antriebsmäßig wirksame Durchmesser D2 der zweiten Abtriebsriemenscheibe 22. 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 22 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.
-
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.
-
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.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung einer an sich bekannten elektromagnetischen Schaltkupplung 50, wie sie im Rahmen der Erfindung beispielsweise als Schaltkupplung 20 oder 24 zum Einsatz kommt. Der Aufbau und die Funktionsweise sollen im folgenden zur Vervollständigung der Erfindungsbeschreibung kurz erläutert werden.
-
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 64.
-
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 52 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
7 zeigt wiederum eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110, zur Veranschaulichung der Anordnung der einzelnen Komponenten auf der Befestigungsplatte 113.
-
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.
-
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 216 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. 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.
-
9 zeigt wiederum eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Antreiben eines Kältekompressors 212 zur Darstellung der einzelnen Durchmesser der Riemenscheiben und damit zur Verdeutlichung der Übersetzungs- bzw. Untersetzungsverhältnisse.
-
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.
-
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 220 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.
-
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 Motordrehzahl in eine hinreichend hohe Kompressordrehzahl umgewandelt werden kann, bei der der Klimatisierungsbedarf gedeckt ist, ohne dass der Kraftstoffverbrauch und der Abgasausstoß nennenswert erhöht werden.
-
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.
-
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, dass mit der Erfindung bei verhältnismäßig geringem konstruktivem Mehraufwand gegenüber den herkömmlichen Lösungen eine Vorrichtung zum Antreiben eines Kältekompressors bereitgestellt werden kann, die verschiedene Übersetzungsverhältnisse 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.
