DE1476979C3 - Kraftfahrzeug-Kühlanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeug-Kühlanlage mit einem Kältemittelkreislauf, der einen Verdampfer, einen Kondensator und einen vom Fahrzeugmotor antreibbaren Kältemittelkompressor aufweist, und einer zwischen dem Kompressor und dem Fahrzeugmotor angeordneten Kupplung, die vom Kältemitteldruck in der Weise steuerbar ist, daß sie bei Kältemitteldrücken oberhalb eines vorgegebenen Wertes eingerückt ist.

Bei einer bekannten Anlage der angegebenen Art (USA.-Patentschrift 2 747 385) wird die Kühlwirkung in der auch sonst-üblichen Weise durch Ein- und Auskuppelung des Kompressors in Abhängigkeit von einem Temperaturfühler geregelt. Lediglich als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme ist die beschriebene Abhängigkeit vom Kältemitteldruck vorgesehen, und zwar in der Weise, daß der Kompressor-Ansaugdruck abgefühlt und der Kompressor unabhängig vom Zustand der eigentlichen Regeleinrichtung abgeschaltet wird, wenn der Kompressor-Ansaugdruck den vorgegebenen Wert unterschreitet. Dadurch soll insbesondere ein Betrieb mit einer unzureichenden Kältemittelmenge verhindert werden. Normalerweise ist jedoch genügend^; Kältemittel und demgemäß ein über dem vorgegebenen Wert liegender Kompressor-Ansaugdruck vorhanden, und die-Kühlanlage wird durch ständiges Aus- und Einrücliea der Kompressor-Antriebskupplung geregelt. Dabei werden unvermeidlich bei jedem Einrücken der Kompressor und seine Antriebsteile einschließlich der Kupplung selbst mechanisch hoch beansprucht. Der dadurch hervorgerufene erhöhte Verschleiß und die entsprechende Geräuschbildung sind unerwünscht.

Es ist andererseits auch eine Kraftfahrzeug-Kühlanlage bekannt (USA.-Patentschrift 3 059 449), bei der, offenbar zur Vermeidung der oben beschriebenen Nachteile, der Kompressor fest mit dem Fahrzeugmotor gekuppelt ist und somit ständig zusammen mit dem Fahrzeugmotor läuft. Die Regelung der Anlage erfolgt bei laufendem Kompressor durch Schalten von Ventilen, insbesondere auch im Nebenschluß zu dem Kompressor. Bei derartigen wie auch anderen ähnlichen Anlagen, beispielsweise solchen mit einem Kreiselverdichter in Verbindung mit einer Sauggasdrosselanlage zur Regelung der Verdichterleistung (USA.-Patentschrift 2 888 809), muß man jedoch durch besondere Maßnahmen sicherstellen,

ίο daß bei niedrigen Umgebungstemperaturen, also insbesondere im Winter, der Kompressor nicht angetrieben wird. Die Viskosität üblicher Kompressoröle bei Temperaturen unter z. B. — 6,5° C ist so hoch, daß sich bei zwangsweisen Antrieb des Kompressors beträchtliche Beschädigungen ergeben würden, insbesondere Brüche der Kompressorschaufeln, oder der Kompressorwelle. Es ist deshalb allgemein üblich, bei der den Winterbetrieb eines Fahrzeugs vorbereitenden Wartung den Kompressor vor seinem Antrieb zu trennen. Durch Unachtsamkeit, Unwissenheit oder Unterlassen der genannten Wartung ist es jedoch leicht möglich, daß diese Maßnahme versehentlich unterbleibt, und es kann dann zu unliebsamen Schäden kommen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Kraftfahrzeug-Kühlanlage zu schaffen, die bei möglichst einfachem, kostengünstigem Aufbau nicht unter den beschriebenen Nachteilen leidet, also bei Vermeidung des ständigen Aus- und Einkuppeins des Kompressors keine besonderen Maßnahmen bei Erwartung kühler- Witterung erforderlich macht. Zur Lösung dieser Aufgabe dient nach der Erfindung eine Kraftfahrzeug-Kühlanlage der eingangs angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kupplung eine unter der Einwirkung eines übertragenen Drehmoments selbsthaltende Kupplung ist, die nach einmal erfolgtem Einkuppeln bis zum Ende der Drehmomentübertragung eingekuppelt bleibt, und daß in an.sich bekannter Weise die Regelung der Kühlwirkung bei ständig laufendem Kompressor

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Bei der erfindungsgemäßen Kühlanlage wird beim Anlassen des Fahrzeugmotors automatisch entschieden, ob der Kompressor mit eingeschaltet wird oder nicht, und zwar in Abhängigkeit von dem Kältemitteldruck, der bei stillstehendem Kompressor ein Maß für die Umgebungstemperatur ist. Liegt dieser Druck» . unter dem vorgegebenen Wert, so wird der Kompressor nicht mit eingeschaltet. Falls die Umgebungstemperatur und damit der Kältemitteldruck über dem vorgegebenen Wert liegen oder während der

-: Fahrt diesen Wert überschreiten,.wird der. Kompressor eingeschaltet, und durch die Selbsthaltewirkung der Kupplung bleibt er bis zum Abstellen des Motors, also normalerweise bis zum Ende der betreffenden Fahrt, in Betrieb. Es gibt also keinen erhöhten Verschleiß und keine unerwünschte Geräuschbilduijg" durch häufiges Ein- und Auskuppeln des Kompressors, und es sind bei Eintritt kalter Witterung keine besondere Aufmerksamkeit und keine besonderen Wartungsarbeiten erforderlich. Zusätzlich ergibt sich der Vorteil, daß wie bei der zuerst beschriebenen bekannten Anlage der Kompressor auch dann abgeschaltet bleibt, wenn die Kältemittelmenge zu gering ist; denn auch dann liegt der Kältemitteldruck unter dem vorgegebenen Wert.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird als der zur Steuerung der Kupplung dienende Kälte-

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mitteldruck der im Kondensator herrschende Kälte- eine Stellung auf der anderen Seite einer imaginären

mitteldruck verwendet. Da der Kondensator norma- radialen Linie zu bewegen, die die Drehachse mit

lerweise vor dem üblichen Fahrzeugkühler angeord- dem Drehpunkt auf der Nabe verbindet. Wenn die

net ist, wird er von einem Umgebungsluftstrom be- Riemenscheibe in Drehrichtung gedreht wird, wie es

aufschlagt, der von der Temperatur der Luft in der 5 durch den Pfeil in Fig. 1 gezeigt ist, hat demzufolge

Nähe des Fahrzeugmotors im wesentlichen unbeein- die auf den Spaltring an seinem Umfang wirksame

flußt ist. Es wird so verhindert, daß beim Fahren Eingriffskraft die Neigung, den Spaltring relativ zu

die Kupplung infolge eines Anstiegs der Temperatur der Nabe zu drehen. Hierbei verstärkt eine nach

im Motorbereich fälschlich betätigt wird. außen gerichtete Radialkraft die Kupplungstätigkeit

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Auf- io zwischen dem Spaltring und der Riemenscheibe,

gäbe wird auch durch eine gemeinsame Betrachtung Wenn andererseits ein ausreichender lichter Raum

der beiden eingangs beschriebenen bekannten An- zwischen dem Reibbelag auf dem Spaltring und der

lagentypen — Regelung durch Ein-und Ausschalten Gegenbohrung 30 in der Riemenscheibe vorhanden

des Kompressors bzw. Regelung bei ständig mitlau- ist, kann die Riemenscheibe mit Bezug auf den ge-

fendem Kompressor — nicht nahegelegt. Einmal 15 triebenen Körper frei umlaufen, und es wird keiner-

stellen nämlich diese beiden Typen zwei von der lei Drehmoment auf die Antriebswelle übertragen.

Regelaufgabe her einleuchtende entgegengesetzte Es ist klar, daß der Spaltring, nachdem er einmal

Lösungswege dar, deren Vereinigung zur Lösung in einen Anfangseingriff mit der Riemenscheibe ge-

ebeji derselben Regelaufgabe an sich nicht nahe- bracht worden ist, infolge des auf ihn wirkenden

liegen kann, und zum anderen Mal ergäbe sich auch 20 Drehmoments in Eingriff gehalten wird, um eine

aus einer solchen Vereinigung keineswegs die vor- Relativbewegung zwischen dem Spaltring und der

liegende Erfindung, sondern eine Anlage, bei der ein Nabe zu erwirken. Diese erzeugt eine Aufweitungs-

periodisches Ein- und Ausschalten des Kompressors kraft, die über die Glieder 32 radial auf den Spalt-

zumindest bei Umgebungstemperaturen im Bereich ring ausgeübt wird.

der vorgegebenen Schalttemperatur erfolgen würde, 25 Das Mittel zum anfänglichen Ineingriffbringen des

also eine Betriebsweise vorlage, die nach der gestell- Spaltringes mit der Riemenscheibe ist vorzugsweise

ten Aufgabe gerade vermieden werden soll. in Form eines druckempfindlichen Servoelements 20

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines vorgesehen, welches wirksam zwischen den beiden

Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich- freien Enden des Spaltringes angeordnet ist. In einer

nung näher beschrieben. Es zeigt 30 bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Servoele-

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer vom ment20 einen metallenen aufweitbarenBalgen, der an

Kältemitteldruck steuerbaren selbsthaltenden Kupp- beiden Enden geschlossen ist und entgegengesetzte

lung und Abschnitte 40, 41 des Spaltringes erfaßt. Das Innere

Fig. 2 einen schematischen Teilschnitt nach der des Balgens ist durch eine Leitung 42, die mit einem

Linie 2-2 der Fig. 1. 35 Kanal 43 in der Nabe 22 und einem Längskanal 44

Eine Konsole oder ein Rahmen 10 trägt eine in der Antriebswelle 24 in Verbindung steht, mit

Kupplung 11, durch die der Antrieb von dem Kraft- dem Kondensatordruck beaufschlagt. Nach der sche-

fahrzeugmotor auf den Kompressor übertragen wird. matischen Darstellung in Fig. 2 ist die Kühlanlage

Die Kupplung 11 umfaßt einen Drehmomentantriebs- mit dem Kanal 44 in der Antriebswelle verbunden

körper, der die Form einer ringförmigen Riemen- 40 und steht dadurch mit der Kondensatorschlange 46

scheibe 12 hat, die durch ein Wälzlager 13 auf dem in Verbindung. Wie es bei einem typischen Kühlkreis

axial verlaufenden Abschnitt 14 des Rahmens 10 ge- bekannt ist, gehört zu diesem Kreis auch ein Kom-

lagert ist, einen Drehmomentabtriebskörper oder ge- pressor 48, ein Verdampfer 50 und ein Kapillar- oder

triebenen Körper 16 einschließlich eines ausdehnba- Expansionsventil 52. Es kann in der Praxis zweck-

ren Spaltringes 18, der durch ein Hilfselement 20 45 mäßig sein, zur Betätigung der Kupplung den Kom-

betätigt wird, und eine Nabe 22, die mit der Korn- pressoröldruck zu benutzen, wenn ein Kompressor

pressorantriebswelle 24 verbunden ist. Die Antriebs- verwendet ist, bei dem der Öldruck stets den Wert

welle 24 ist gemäß Fig. 2 in einem Lager 25 ge- des Kältemitteldruckes am Kompressor-Ausgang

lagert, das in einer Bohrung 26 in dem Rahmen 10 hat.
aufgenommen ist. 5° Die Benutzung des Kältemittel- oder Anlagen-

Der ringförmige Kupplungskörper 11 ist auf sei- druckes hat gegenüber der Verwendung irgendwel-

nem Umfang mit einer Nut 28 für die Aufnahme eher temperaturempfindlicher Hilfseinrichtungen zur

eines Keilriemens versehen, wie er im allgemeinen Steuerung der Servoeinrichtung zur Kupplungsbetäti-

zum Antrieb der Lichtmaschine und anderer Hilfs- gung viele Vorteile.

einrichtungen benutzt wird. Der mittlere Abschnitt 55 Die Betriebsweise der Anlage ist folgende: Falls

der Riemenscheibe 12 ist mit einer Gegenbohrung 30 die äußere Umgebungstemperatur unter einem vorher

versehen, die konzentrisch zur Drehachse liegt und festgelegten Wert liegt, beispielsweise 4° C (diese

eine ringförmige Reibfläche bildet, die von dem Temperatur ist nicht kritisch), hält der Luftstrom an

Spaltring 18 erfaßt werden kann. dem Kondensator den Druck innerhalb der Anlage

Der Spaltring 18, an dessen Außenfläche ein be- 60 so niedrig, daß das druckempfindliche Servoelement

kanntes Reibflächenmaterial 19 gebunden ist, ist 20 den Spaltring nicht mit der Antriebsriemen-

durch mehrere Glieder 32, die mit Umfangsabstand scheibe 12 in Eingriff bringt. Demzufolge wird kein

durch Stifte 33 drehbar an dem Spaltring befestigt Drehmoment übertragen, und der Kompressor ist

sind, mit der Nabe 22 verbunden. Das andere Ende außer Betrieb. Es ist ersichtlich, daß auch unter diejedes Gliedes 32 ist durch Stifte 34 an der Nabe 22 65 sen Umständen normalerweise eine gewisse Umwäl-

befestigt. Es ist ersichtlich, daß die Glieder 32 zu zung an Kälteträger stattfindet, da immer Dampf zu

lang sind, um durch eine Totpunktstellung hindurch- dem Punkt strömen wird, der den niedrigsten Druck

zugehen und es dem Spaltring zu gestatten, sich in hat, das ist die Kondensatorschlange.

Wenn die Umgebungstemperatur ansteigt, steigt der auf die Servoeinrichtung 20 übertragene Anlagendruck an, und schließlich bringt die Ausdehnung des Servobalgens den Spaltring in Eingriff mit der Antriebsriemenscheibe. Unmittelbar danach verursacht der Widerstand des Kompressors gegenüber dem übertragenen Drehmoment eine leichte Drehbewegung des Spaltringes relativ zu der Nabe, um eine radial nach außen gerichtete Kraft auf dem Spaltring zu erzeugen, die über die Glieder 32 wirkt. Nachdem der Kompressor in Betrieb gebracht worden ist, setzt er diesen Betrieb fort, auch wenn die Umgebungstemperatur sinken sollte, und zwar gerade so lange, wie der Motor nicht abgeschaltet ist. Es ist offensichtlich, daß die Kupplung, wenn der Motor abgeschaltet wird, während die Umgebungstemperatur unter dem Spaltringzurückziehungspunkt liegt, ausgekuppelt wird.

Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einer

bestimmten Ausführungsform beschrieben worden

ίο ist, sei doch darauf hingewiesen, daß dies nur zur Erläuterung und keinesfalls zur Begrenzung geschah.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kraftfahrzeug-Kühlanlage mit einem Kältemittelkreislauf, der einen Verdampfer, einen Kondensator und einen vom Fahrzeugmotor antreibbaren Kältemittelkompressor aufweist, und einer zwischen dem Kompressor und dem Fahrzeugmotor angeordneten Kupplung, die vom Kältemitteldruck in der Weise steuerbar ist, daß sie bei Kältemitteldrücken oberhalb .eines vorgegebenen Wertes eingerückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung eine unter der Einwirkung eines übertragenen Drehmomentes selbsthaltende Kupplung (18, 20) ist, die nach einmal erfolgtem Einkuppeln bis zum Ende der Drehmomentübertragung eingekuppelt bleibt, und daß in an sich bekannter Weise die Regelung der Kühlwirkung bei ständig laufendem Kompressor erfolgt.

2. Kraftfahrzeug-Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Steuerung der Kupplung dienende Kältemitteldruck der im Kondensator (46) herrschende Kältemitteldruck ist.