DE102008004744A1

DE102008004744A1 - Trocknerflasche für den Kondensator eines Klimasystems eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Trocknerflasche

Info

Publication number: DE102008004744A1
Application number: DE102008004744A
Authority: DE
Inventors: Matthias Hauer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2009-07-23
Also published as: CN101487647A; CN101487647B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trocknerflasche für den Kondensator (10) eines Kältesystems eines Kraftfahrzeugs mit einem rohrförmigen Druckbehälter (12), der eine Länge L und einen Querschnittsdurchmesser d₁ > d > d₀ aufweist, und wobei der Druckbehälter (12) einen ersten Anschluss (13) für die Zufuhr und einen zweiten Anschluss (14) für die Abfuhr eines Kältemittels aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass der Druckbehälter (12) mindestens einen Bereich B der Länge L_B mit 0,05 L < L_B < 0,5 L mit einem Querschnittsdurchmesser d_B mit 0,1 d < d_B < 0,9 d aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem Frontbereich mit einer Deformationszone mit zumindest einem Bauteil (15) und mit einem Kältesystem (16), welches zumindest einen Kondensator (10) mit einer solchen Trocknerflasche (11) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trocknerflasche für den Kondensator eines Klimasystems eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Trocknerflasche nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Es ist allgemein bekannt, dass Kältemittel, die in Klimasystemen von Fahrzeugen zirkulieren, durch so genannte Trocknerflaschen geleitet werden. Diese Trocknerflaschen dienen zum Reinigen und Trocknen des Kältemittels, insbesondere zum Ausscheiden von Feuchtigkeit. Die Trocknerflaschen weisen üblicherweise einen Druckbehälter mit einem ersten Anschluss für die Zufuhr und einen zweiten Anschluss für die Abfuhr des Kältemittels auf.
In der Offenlegungsschrift DE 10 2004 054 440 A1 ist ein Kondensator für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen mit einem von einem Kältemittel durchströmbaren Rippenrohrblock sowie einem als Trocknerflasche ausgebildeten Sammler, der im Wesentlichen oberhalb des Rippenrohrblocks angeordnet ist. Die Trocknerflasche weist dabei einen rohrförmigen Querschnitt auf. Nachteilig ist, dass der zur Verfügung stehende Bauraum für den Einbau eines Kondensators stark eingeschränkt und bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung nur unter Einbußen, insbesondere hinsichtlich des Deformationswegs, realisierbar ist.
Klimasysteme sind üblicherweise im Frontbereich, also im vorderen Motorraum von Fahrzeugen, angeordnet. Die Einbauverhältnisse für den Einbau der Klimasysteme sind sehr unterschiedlich. Teilweise unterliegen die Einbauverhältnisse Beschränkungen in der Breite bzw. in der Höhe des Bauraums. Zudem können die Belüftungsverhältnisse für das Klimasystem unterschiedlich ausgebildet sein, wobei beispielsweise zusätzlich ein Ladeluftkühler in Luftströmungsrichtung vor dem Kondensator angeordnet sein kann. Hinzu kommen Einschränkungen durch unterschiedliche Bauteile der Fahrzeugkarosserie, beispielsweise durch Querträger. Problematisch dabei ist, dass je nach Ausgestaltung des Kondensators die so genannte Knautschzone bzw. Deformationszone des Fahrzeugs eingeschränkt wird, was zu Lasten der Sicherheit der Fahrzeuginsassen geht. Als Knautschzone bezeichnet man üblicherweise diejenigen Bereiche eines Fahrzeugs, die sich im Falle einer Kollision verformen und somit Energie absorbieren. Aus Sicherheitsgründen ist es erstrebenswert, ausreichende Knautschzonen auszubilden, um die kinetische Energie der bei einer Kollision beteiligten Fahrzeuge in Verformungsarbeit umzuwandeln und somit die Insassen vor lebensgefährlich großen Verzögerungen zu bewahren. Gerade bei Frontalkollisionen treten üblicherweise die höchsten Relativgeschwindigkeiten zum Hindernis auf, weshalb der Gestaltung des Frontbereichs eines Fahrzeugs eine große Bedeutung zukommt. In den meisten Fahrzeugen liegt in diesem Bereich der Motor, der trotz der hohen auftretenden Kräfte praktisch nicht verformbar ist und somit keine Energie aufnimmt. Den Großteil der Energie absorbieren die Längsträger, die üblicherweise als Hohlprofile aus Stahlblech aufgebaut sind. Querträger dienen vorwiegend dazu, eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Kräfte auch auf Strukturen der stoßabgewandten Seite zu erreichen, was insbesondere bei einer häufig vorkommenden ungleichmäßigen Krafteinleitung, beispielsweise bei seitlichen Kollisionen, wichtig ist. Derartige Querträger befinden sich meist in gleicher Einbauhöhe wie Trocknerflaschen von Kondensatoren von Fahrzeug-Klimasystemen. Nachteilig dabei ist, dass bei einer Kollision durch die Anordnung der Trocknerflasche der Deformationsweg des Querträgers eingeschränkt ist, was zu Lasten der Sicherheit der Fahrzeuginsassen geht. Zudem wird die Trocknerflasche bei Kollisionen oft beschädigt, wodurch die Reparaturkosten nachteiligerweise erhöht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Trocknerflasche vorzuschlagen, die im montierten Zustand im Frontraum eines Fahrzeugs einen möglichst großen Deformationsweg des Querträgers zulässt und im Falle einer Kollision weniger stark Beschädigungen ausgesetzt ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Trocknerflasche umfasst einen Druckbehälter mit einer Länge L und einem Querschnittsdurchmesser d mit d₁ > d > d₀, wobei der Druckbehälter mindestens einen Bereich B der Länge L_B mit 0,05L < L_B < 0,8L, vorzugsweise 0,5L mit einem Querschnittsdurchmesser d_B mit 0,3d < d_B < 0,9d aufweist. d₁ und d₀ sind Toleranzmasse. Vorteilhafterweise ist der Druckbehälter der Trocknerflasche bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung bereichsweise gezielt deformiert, wodurch in eingebautem Zustand diversen Bauteilen im Frontbereich des Fahrzeugs, beispielsweise einem Querträger, mehr Deformationsweg zur Verfügung steht. Zudem wird der Kondensator im Falle einer Kollision günstigerweise nicht so schnell beschädigt wird. Vorzugsweise sind Werte von L = 340 mm und d = 30 mm, 40 mm, 50 mm vorgesehen.
Die Trocknerflasche ist vorzugsweise aus Aluminium, besonders bevorzugt einer Aluminium-Knetlegierung gefertigt. Der Nennarbeitsdruck des Kondensators liegt bei 35 bar. Kondensator und Trocknerflasche müssen dabei einem maximalen Berstdruck von 90 bar für eine Minute standhalten. Die Herstellung des Druckbehälters mit partieller Querschnittsverengung erfolgt vorzugsweise durch Pressen, Rollen oder Stanzen, vorzugsweise einer üblichen Trocknerflasche. Bei der vorgeschlagenen partiellen Querschnittsverengung ist die Trocknerflasche so um ein technisch machbares Maß eingedrückt, dass die Druckstabilität der Trocknerflasche erhalten bleibt. In Abhängigkeit davon kann das Material ausgewählt werden, aus dem die Trocknerflasche gefertigt ist.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung beträgt diese partielle Querschnittsverengung bis zu 10 mm, vorzugsweise 5–7 mm, wobei die Druckstabilität ohne Einbußen erhalten bleibt.
In einer günstigen Weiterbildung kann die Trocknerflasche in Abhängigkeit von der Anzahl der Querträger, die sich im montierten Zustand des Kondensators im Bereich der Trocknerflasche befinden, mehr als einen Bereich mit einer solchen gezielten Querschnittsverengung aufweisen. Diese Bereiche können je nach Ausgestaltung der Querträger auch verschieden dimensioniert sein und insbesondere eine unterschiedliche Länge und/oder Breite und/oder Tiefe aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die partielle Querschnittsverengung als Sicke ausgebildet, die über die gesamte Längsausdehnung der Trocknerflasche reichen kann. Je nach vorhandenem Bauraum bzw. erforderlicher Druckstabilität kann die Sicke auch nur über einen definierten Teilbereich der Längsausdehnung der Trocknerflasche ausgebildet sein.
Ist die Trocknerflasche an einem Rippenrohrblock des Kondensators befestigt, weist der Druckbehälter im Wesentlichen eine dem Rippenrohrblock zugewandte erste Oberfläche und eine dem Rippenrohrblock abgewandte zweite Oberfläche auf. Es kann in einer günstigen Weiterbildung vorgesehen sein, dass die partielle Querschnittsverengung im Wesentlichen auf der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, die im eingebauten Zustand dem Querträger zugeordnet ist.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst einen Frontbereich mit einer Deformationszone mit zumindest einem Querträger und mit einem Klimasystem, welches zumindest einen Kondensator mit einer Trocknerflasche aufweist, wobei die Trocknerflasche einen rohrförmigen Druckbehälter mit einer Länge L und einem Querschnittsdurchmesser d_B umfasst, und wobei zumindest die Trocknerflasche in Fahrtrichtung in einem Bereich hinter einem Bauteil des Fahrzeugs verbaubar ist. Es wird vorgeschlagen, dass der Druckbehälter mindestens einen Bereich mit einem verringerten Querschnittsdurchmesser aufweist, der dem Querträger zugeordnet ist. Die partielle Querschnittsverengung korrespondiert vorteilhafterweise mit einer Einbaulage des beispielsweise als Querträger ausgebildeten Bauteils. Von großem Vorteil dabei ist, dass wenigstens der Querträger des Fahrzeugs in die partielle Querschnittsverengung der Trocknerflasche eingreift. Dies führt wiederum zu einer vorteilhaften Vergrößerung des dem Querträger zur Verfügung stehenden Deformationswegs, wodurch die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erheblich erhöht wird. Insbesondere kann der Deformationsweg im Frontbereich durch die partielle Querschnittsverengung des Druckbehälters vergrößert werden gegenüber einem Deformationsweg bei einem analogen Druckbehälter ohne den Bereich. Bei dem vorgeschlagenen Fahrzeug kann günstigerweise sogar eine Einstufung in eine günstigere Versicherungsklasse erzielt werden.
Hinzu kommt, dass die Trocknerflasche zweckmäßigerweise weniger stark Beschädigungen bei Frontalzusammenstößen ausgesetzt ist. Bezüglich der Dimensionierung und Anzahl der partiellen Querschnittsverengungen wird auf die oben aufgeführte Beschreibung verwiesen. Es können beispielsweise zwei Querträger vorgesehen sein, wobei der Druckbehälter der Trocknerflasche je einen dem Querträger zugeordneten Bereich mit der definierten partiellen Querschnittsverengung aufweist.
In einer günstigen Anordnung kann die Trocknerflasche mit ihrer Längsachse senkrecht zur Längsachse des Querträgers angeordnet sein. Je nach dem vorhandenen Bauraum ist es auch denkbar, dass die Trocknerflasche mit ihrer Längsachse quer zur Längsachse des Querträgers angeordnet ist.
Der Bereich der die Bereiche mit der partiellen Querschnittsverengung sind vorteilhafterweise so ausgebildet, dass eine Druckstabilität der Trocknerflasche erhalten bleibt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben, aus denen sich auch unabhängig von der Zusammenfassung in den Patentansprüchen weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
1 einen Kondensator einer Klimaanlage eines Fahrzeugs mit einem als Trocknerflasche ausgebildeten Sammler nach dem Stand der Technik; und
2 schematisch in einer bevorzugten Ausführungsform eine Anordnung einer Trocknerflasche in einem Frontbereich eines Fahrzeugs.
Gleiche Elemente werden in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt einen Kondensator 10 für eine nicht dargestellte Fahrzeugklimaanlage. Der Kondensator 10 ist über Halter 26 im vorderen Motorraum eines nicht dargestellten Fahrzeugs befestigt und wird von dort von Umgebungsluft bzw. vom Fahrtwind durchströmt. Der Kondensator 10 umfasst einen Rippenrohrblock 19 mit zwei seitlich und senkrecht angeordneten Sammelrohren 20, 21 für ein das Rohrsystem durchlaufendes Kältemittel. Das Kältemittel tritt über eine Kältemitteleintrittsleitung 13 in das Sammelrohr 21 ein, durchströmt den Rippenrohrblock 19 des Kondensators 10 mehrflutig von unten nach oben, wobei der Strömungsquerschnitt der jeweils in einer Richtung durchströmten Rohre sukzessive abnimmt. Seitlich des Rippenrohrblocks 11 ist eine Trocknerflasche 11 angeordnet, in der das über einen Flansch 25 in die Flasche 11 geleitete Kältemittel getrocknet wird, wobei Gasblasen aus dem Kältemittel abgeschieden werden. Über den Flansch 25 tritt das Kältemittel auch wieder aus der Flasche 11 aus. Die Trocknerflasche 11 kann auch als Strangpressprofil fest am Kondensator 10 befestigt sein.
Die erfindungsgemäße Trocknerflasche ist vorzugsweise aus einer Aluminium-Knetlegierung gefertigt. Bevorzugt ist eine Herstellung als Strangpressprofil, wobei eine Legierung EN 754-AW-6060 eingesetzt werden kann. Fall die Trocknerflasche separat gefertigt ist und nachträglich am Kondensator befestigt wird, wird die Legierung EN 586-1-AW-6061 bevorzugt.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trocknerflasche 11 eines Kondensators 10 eines Klimasystems, das in einem Frontbereich eines nicht dargestellten Fahrzeugs mit einer Deformationszone angeordnet ist. Der Kondensator 10 ist in einer Schittdarstellung gezeigt. Die Trocknerflasche 11 umfasst einen rohrförmigen Druckbehälter 12 mit einem ersten Anschluss 13 für die Zufuhr und einem zweiten Anschluss 14 für die Abfuhr eines Kältemittels. Die Trocknerflasche 11 ist mit ihrer Längsachse 18 senkrecht zur Längsachse des Querträgers 15 angeordnet. Die Längsachse des Querträgers 15 liegt senkrecht zur Bildebene.
Vorzugsweise hat der Druckbehälter einen kreisförmigen, ovalen oder rechteckigen Querschnitt. Bezüglich der Funktionsweise der Trocknerflasche 11 innerhalb des Kältesystems wird beispielhaft auf die Figurenbeschreibung zu 1 verwiesen, wobei es sich versteht, dass auch andere Einbaulagen der Trocknerflasche 11 von der Erfindung umfasst werden. Bevorzugt ist eine senkrechte Positionierung der Trocknerflasche 11. Der Druckbehälter 12 der Trocknerflasche 11 weist eine Länge L und einen Querschnittsdurchmesser d₁ > d > d₀ auf. Über mindestens einen Bereich B der Länge L_B mit 0,05L < L_B < 0,8L weist der Druckbehälter 12 einen Querschnittsdurchmesser d_B mit 0,3d < d_B < 0,9d auf. Dadurch entsteht eine wenigstens eine partielle Querschnittsverengung der Trocknerflasche 11, wobei die Trocknerflasche 11 flächig eingedrückt ist. Vorzugsweise sind Werte von L = 340 mm und d = 30 mm, 40 mm, 50 mm vorgesehen.
In 2 sind insgesamt drei Bereiche B₁, B₂, B₃ vorgesehen, in welchen eine derartige partielle Querschnittsverengung ausgebildet ist. Die Bereiche B₁, B₂, B₃ sind unterschiedlich dimensioniert und weisen insbesondere eine unterschiedliche Längserstreckung auf der Trocknerflasche 11 auf. Die eingedrückten Bereiche B₁, B₂, B₃ sind jeweils uneben ausgebildet und weisen eine geriffelte Oberfläche auf.
Die Trocknerflasche 11 ist in Fahrtrichtung 17 in einem Bereich hinter einem als Querträger ausgebildeten Bauteil 15 eingebaut. Mit 15' ist ein alternatives Profil eines Querträgers 15 gekennzeichnet. Die Bereiche B₁, B₂, B₃ der Trocknerflasche 11 mit dem verringerten Querschnittsdurchmesser d_B sind dem Querträger 15 zugeordnet. Der Querträger 15 greift somit in die Bereiche B₁, B₂, B₃ mit der Querschnittsverengung der Trocknerflasche 11 ein. Dies führt wiederum zu einer vorteilhaften Vergrößerung des dem Querträger 15 zur Verfügung stehenden Deformationswegs 22, wodurch die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erheblich erhöht wird. Insbesondere wird der Deformationsweg 22 im Frontbereich durch die partielle Querschnittsverengung des Druckbehälters 11 vergrößert, und zwar um einen Betrag d – d_B gegenüber einem Deformationsweg bei einem analogen Druckbehälter ohne den eingedrückten Bereich.
Die Bereiche B₁, B₂, B₂ sind so ausgebildet, dass eine Druckstabilität der Trocknerflasche 11 erhalten bleibt, gleichzeitig jedoch eine möglichst große Vergrößerung des Deformationswegs 22 erzielt wird.

10: Kondensator
11: Trocknerflasche
12: Druckbehälter
13: Anschluss für Kühlmitteleintritt
14: Anschluss für Kühlmittelaustritt
15: Bauteil
16: Kältesystem
17: Fahrtrichtung
18: Längsachse von 11
19: Rippenrohrblock
20: Sammelrohr
21: Sammelrohr
22: Deformationsweg
23: Leitung
25: Anschlussflansch
26: Halter
L: Länge
B: Breite
d_B: Querschnittsdurchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004054440 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- EN 754-AW-6060 [0022]
- EN 586-1-AW-6061 [0022]

Claims

Trocknerflasche für den Kondensator (10) eines Kältesystems eines Kraftfahrzeugs mit einem rohrförmigen Druckbehälter (12), der eine Länge L und einen Querschnittsdurchmesser d mit d₁ > d > d₀ aufweist, und wobei der Druckbehälter (12) einen ersten Anschluss (13) für die Zufuhr und einen zweiten Anschluss (14) für die Abfuhr eines Kältemittels aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (12) mindestens einen Bereich B der Länge L_B mit 0,05L < L_B < 0,8L mit einem Querschnittsdurchmesser d_B mit 0,3d < d₅ < 0,9d aufweist.
Trocknerflasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Bereich B des Druckbehälters (12) eine Länge L_B mit 0,1L < L_B < 0,4L aufweist.
Trocknerflasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Bereich B des Druckbehälters (12) eine Länge L_B mit 0,1L < L₅ < 0,3L aufweist.
Trocknerflasche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (12) mehr als einen Bereich B₁, B₂ der Länge L_B1, L_B2 mit einem Querschnittsdurchmesser d_B1, d_B2 aufweist.
Trocknerflasche nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche B₁, B₂ unterschiedlich dimensioniert sind.
Kraftfahrzeug mit einem Frontbereich mit einer Deformationszone mit zumindest einem Bauteil (15) und mit einem Kältesystem (16), welches zumindest einen Kondensator (10) mit einer Trocknerflasche (11) aufweist, wobei die Trocknerflasche (11) einen rohrförmigen Druckbehälter (12) der Länge L und einen Querschnittsdurchmesser d₁ > d > d₀ umfasst, wobei zumindest die Trocknerflasche (11) in Fahrtrichtung (17) in einem Bereich hinter dem Bauteil (15) verbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (12) mindestens einen Bereich B mit einem verringerten Querschnittsdurchmesser d_B aufweist, der dem Bauteil (15) zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (15) als Querträger ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknerflasche (11) mit ihrer Längsachse (18) senkrecht zur Längsachse des Querträgers (15) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknerflasche (12) mit ihrer Längsachse (18) quer zur Längsachse des Querträgers angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deformationsweg im Frontbereich vorgesehen ist, der um den Betrag d – d_B oder vergrößert oder vergrößerbar ist gegenüber einem Deformationsweg bei einem analogen Druckbehälter (12) ohne den Bereich B.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Querträger (15, 15') vorgesehen sind, und der Druckbehälter (12) je einen dem Querträger (15, 15') zugeordneten Bereich B₁, B₂ aufweist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich B oder die Bereiche B₁, B₂ so ausgebildet sind, dass eine Druckstabilität der Trocknerflasche (11) erhalten bleibt.