DE10241367A1

DE10241367A1 - Kältemittelkreislauf für eine Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10241367A1
Application number: DE10241367A
Authority: DE
Inventors: Hary Geiger; Robert Mager
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-09-07
Also published as: DE10241367B4

Abstract

Kältemittelkreislauf für eine Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug mit einer Fahrgastzelle, der zumindest abschnittsweise außerhalb der Fahrgastzelle angeordnet ist und in diesem Abschnitt eine Vorrichtung aufweist, die bei einem Unfall den Kältemittelkreislauf öffnet, wobei die Vorrichtung zumindest ein pyrotechnisches Element umfasst. DOLLAR A Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung erhöht sich die passive Sicherheit von Klimaanlagen und Wärmepumpensystemen in Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf für eine Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug gemäß der Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Sie geht von der deutschen Patentschrift DE 196 46 849 C1 aus. In dieser ist ein Kältemittelkreislauf für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, bei dem in Fahrtrichtung des Fahrzeuges hintereinanderliegend ein Kühler und ein Kondensator für das Kältemittel der Klimaanlage angeordnet sind. Im unteren Bereich des Kondensators sind zwei Werkzeuge zum Öffnen eines Notauslaufes bei einem Unfall des Kraftfahrzeuges aus dem Kondensator bzw. aus der Leitung vorgesehen. Das eine Werkzeug ist ein an dem Kühler vorgesehener Dorn mit einer auf den Kondensator weisenden Spitze. Bei einem Aufprallunfall bohrt sich der Dorn aufgrund einer Deformation des Vorderwagens einen Notauslauf schaffend in das Gehäuse des Kondensators ein. Ein zweites Werkzeug mit einer Schneide zertrennt hierbei die Leitung zur Schaffung eines Kältemittelnotauslaufes. Durch die vorgeschlagene Anordnung wird die passive Sicherheit von Fahrgästen im Fahrzeug wesentlich erhöht, da das Kältemittel nur außerhalb der Fahrgastzelle ins Freie treten kann.

Insbesondere bei dem Kältemittel R 744 (CO₂) kann es, wie dem Fachmann allgemein geläufig, bei hohen CO₂-Konzentrationen des Kältemittels zur Schädigung bzw. gesundheitlichen Beeinflussung von Insassen im Falle eines unkontrollierten Austretens des Kältemittels in die Fahrgastzelle, kommen. Ab ca. 30.000 ppm werden leichte Vergiftungserscheinungen nach TRSK 313, Technische Regeln für Ge tränkeschankanlagen, verzeichnet, der Kurzzeit-Grenzwert, der sog. STEL-Grenzwert, ist nach der „American Conference of Governmental Industrial Hygienists" festgelegt.

Nachteilig an der beschriebenen Ausgestaltung ist das mögliche Versagen der Öffnungswerkzeuge bei einem seitlichen, bzw. mittelstarken Auffahrunfall.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei jeder Art von Unfall, egal aus welcher Richtung die Aufprallenergie kommt, ein sicheres Öffnen des Kältemittelkreislaufes zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Unabhängig von der Unfallart und der Unfallrichtung ist stets ein sicheres Öffnen des Kältemittelkreislaufes gewährleistet. In vorteilhafter Weise ist dies während der gesamten Lebensdauer eines Kraftfahrzeuges möglich, da die erfindungsgemäße Ausgestaltung kaum einer Alterung unterliegt und darüber hinaus wartungsfrei ist. Außerdem ist immer ein sehr schnelles Öffnen des Kältemittelkreislaufes mit dem pyrotechnischen Element, einem Treibsatz, gewährleistet. Als pyrotechnisches Element kann beispielsweise ein Treibsatz, analog zur Absprengung des Batterie-Plus-Pols im Falle eines Unfalls, zum Einsatz kommen.

Das indirekte Einwirken des pyrotechnischen Elements über ein Werkzeug auf den Kältemittelkreislauf erlaubt die Verwendung eines kleineren pyrotechnischen Elements. Ferner ist auch noch nach Jahren ein sicheres Auslösen des Mechanismus möglich, selbst wenn durch z. B. Korrosion das Werkzeug in seiner Führung eine festere Verbindung eingegangen ist.

Die Unterbringung des pyrotechnischen Elements innerhalb eines Gehäuses gemäß der Patentansprüche 3 bis 5 erspart ein separates Werkzeug. Damit ein sicheres Funktionieren der Vorrichtung gewährleistet ist, weisen sowohl das Gehäuse als auch der von dem Gehäuse umschlossene Bereich des Kältemittelkreislaufs eine Sollbruchstelle auf. Nach einem Zünden des pyrotechnischen Elementes öffnen sich Gehäuse und Kältemittelkreislauf nahezu gleichzeitig, so dass das Kältemittel ins Freie strömen kann und eine Gefährdung der Insassen ausgeschlossen ist.

Nachdem heute nahezu jeder Personenkraftwagen mit einem Crashsensor ausgestattet ist, mit dessen Signal im Fall eines Unfalls u. a. die Airbags geöffnet werden, ist es naheliegend, auch das pyrotechnische Element, evtl. zeitgleich mit den Airbags, über den Crashsensor anzusteuern. Durch diese Maßnahme ist das Sicherheitspaket in modernen Personenkraftwagen um ein weiteres Sicherheitselement erweitert.

Eine gebläseferne Anordnung der Vorrichtung von einem Frischluftgebläse eines Kraftfahrzeuges ist im Falle eines Unfalls ebenfalls sinnvoll. Da nicht alle Verbraucher nach einem Unfall sofort ausgeschaltet werden oder werden können, könnte nach einem Unfall das Gebläse weiterlaufen und somit die gesundheitsschädlichen Gase in die Fahrgastzelle befördern. Durch die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 7 ist dieses sicher verhindert.

Die Unterbringung der Vorrichtung gemäß der Patentansprüche 8 und 9 ist naheliegend, da der Verdampfer üblicherweise innerhalb der Fahrgastzelle, im Stirnwandbereich zum Motorraum, angeordnet ist. Für das Entleeren des Kältemittelkreislaufes ist es unerheblich, ob die Vorrichtung saug- oder druckseitig angeordnet ist, eine schnellere Entleerung erfolgt allerdings bei beidseitiger Anordnung, idealer Weise am Durchtritt der Kältemittelleitungen vom Motorraum in die Fahrgastzelle.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In einem ersten Ausführungsbeispiel besteht die Vorrichtung im Wesentlichen aus einem Gehäuse, welches um einen Bereich des Kältemittelkreislaufes, vorzugsweise einem Rohr, angeordnet ist. Das Gehäuse ist allseitig geschlossen und beinhaltet, zwischen Kältemittelkreislauf und Gehäuse angeordnet, ein pyrotechnisches Element. Das pyrotechnische Element entspricht dem eines Treibsatzes, der zur Absprengung eines Batterie-Plus-Pols bei einem Unfall eingesetzt wird und verfügt über einen Zünder, der über ein Motorsteuergerät bzw. direkt von einem Crash-Sensor angesteuert werden kann. Sowohl das Gehäuse als auch der Kältemittel kreislauf verfügen in dem vom Gehäuse umschlossenen Bereich über eine Sollbruchstelle. Im Falle einer Erschütterung, die so heftig ist, dass der Crash-Sensor einen Unfall detektiert, wird das pyrotechnische Element entweder vom Crash-Sensor direkt oder über die Motorsteuerung, evtl. über einen Sicherheitsbus, ausgelöst. Bei der anschließenden Explosion werden sowohl das Gehäuse als auch der Kältemittelkreislauf nahezu zeitgleich aufgrund der beidseitig vorgesehenen Sollbruchstellen geöffnet und das Kältemittel, vorzugsweise R744, kann entweichen.
Da die Vorrichtung außerhalb der Fahrgastzelle im Motorraum angeordnet ist, vorzugsweise im Bereich eines Verdampfers sowohl saug- als auch druckseitig, wird eine schnelle Entleerung des Kältemittelkreislaufes erreicht. Eine Anordnung nur saug- oder druckseitig ist ebenfalls möglich. Ferner ist die Vorrichtung räumlich entfernt von einem Gebläse angeordnet, welches Frischluft in eine Fahrgastzelle befördert. Durch diese Maßnahme ist ausgeschlossen, dass nach einem Unfall Kältemittel in die Fahrgastzelle eingeblasen wird und Fahrgäste zu Schaden kommen. Bei dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist eine kostengünstige Öffnung des Kältemittelkreislaufs im Schadensfall, im Vergleich zu einem Ventil, möglich. Während Ventile immer potentielle Leckagen darstellen, sind Leitungen immer dicht. Ventile, die zur Entlastung von Anlagen eingesetzt werden, können lecken oder auch festsitzen. Aus diesem Grund besitzen Ventile nicht das Potential die Betriebssicherheit und den Sicherheitsgedanken zu erfüllen.
Im zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Dorn, ähnlich dem zitierten Stand der Technik, an den Kältemittelkreislauf angeordnet. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird dieser Dorn jedoch nicht durch Zusammenschieben zweier Bauteile, dem Kühler und dem Kondensator, in ein Bauteil getrieben, sondern durch eine pyrotechnische Ladung, die beispielsweise von einem Crash-Sensor oder von einer Motorsteuerung, evtl. über einen Sicherheitsbus, angesteuert wird, in den Kältemittelkreislauf eingetrieben. Die grundsätzliche Anordnung der Vorrichtung entspricht der Anordnung im ersten Ausführungsbeispiel, wobei der Dorn, bzw. das Werkzeug über eine eigene Führung verfügt. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist die kostengünstige Ansteuerung des Dorns. Je nach Eindringtiefe des Dorns kann die Größe der Austrittsöffnung für das Kältemittel eingestellt werden. Beispielsweise kann ein großer Dorn vorgesehen sein, der entweder saug- und/oder druckseitig an den Kältemittelkreislauf angeordnet ist oder zwei kleine Dorne an Stelle des großen Dorns. Anstelle des Dorns kann auch ein beispielsweise angespitztes Rohr verwendet werden.

Claims

Kältemittelkreislauf für eine Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug mit einer Fahrgastzelle, der zumindest abschnittsweise außerhalb der Fahrgastzelle angeordnet ist und in diesem Abschnitt eine Vorrichtung aufweist, die bei einem Unfall den Kältemittelkreislauf öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest ein pyrotechnisches Element umfasst.
Kältemittelkreislauf nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrotechnische Element auf ein Werkzeug einwirkt, das in den Kältemittelkreislauf eintreibbar ist.
Kältemittelkreislauf nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrotechnische Element in einem, einen Abschnitt des Kältemittelkreislaufs umschließenden Gehäuse angeordnet ist.
Kältemittelkreislauf nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf in dem von dem Gehäuse umschlossenen Abschnitt und das Gehäuse jeweils zumindest eine Sollbruchstelle aufweisen.
Kältemittelkreislauf nach Patentanspruch 3 oder 4, wobei das pyrotechnische Element zündbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse und der Kältemittelkreislauf nach einer Zündung und Explosion des pyrotechnischen Elements gegenüber der Umgebung geöffnet sind.
Kältemittelkreislauf nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, wobei das Kraftfahrzeug einen Crash-Sensor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung von dem Crash-Sensor ansteuerbar ist.
Kältemittelkreislauf nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, wobei das Kraftfahrzeug ein Gebläse mit einer Förderrichtung in die Fahrgastzelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung gebläsefern angeordnet ist.
Kältemittelkreislauf nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, wobei der Kältemittelkreislauf einen Verdampfer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung im Bereich des Verdampfers angeordnet ist.
Kältemittelkreislauf nach Patentanspruch 8, wobei der Kältemittelkreislauf eine Pumpe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung saug- und/oder druckseitig angeordnet ist.