DE3615289C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klimatisierung eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 25 12 569 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung wird ein thermisches Expansionsven­ til durch ein Drucksignal aus der Ausgangsseite eines Drucksteuer­ ventils und weiterhin durch ein Temperatur-Drucksignal aus der Ausgangsseite eines Verdampfers gesteuert. Dabei gelangen Bypass- Leitungen zur Anwendung, welche der Signalübertragung dienen.

Vorrichtungen dieser Art werden durch Schmiermittel geschmiert, welche im Kühlmittel enthalten sind. Dabei wird die Schmierung dann problematisch, wenn der Kompressor bei geringer Belastung betrieben wird, wenn also wenig Kühlmittel fließt und mithin nur eine kleine Schmiermittelzufuhr stattfindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so zu verbessern, daß der Schmierungszustand des Kompressors auch dann in guter Verfassung gehalten ist, wenn der Kompressor mit kleiner Leistung betrieben wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Taumelschei­ benkompressors;

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht ent­ lang der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltbild mit der schematischen Darstellung einer Fahrzeugklimaanlage;

Fig. 4 ein Schaltbild mit der schematischen Darstellung einer zweiten Ausführungs­ form;

Fig. 5 ein Schaltdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Klimaanlage nach dem Stande der Technik und

Fig. 6 eine Längsschnittansicht durch die Mitte eines bekannten Verdampfungs­ druckregulierventils.

Zunächst wird eine kurze Erläuterung einer Fahrzeugklima­ anlage gemäß dem Stande der Technik gegeben. Die Fig. 5 zeigt eine an sich bekannte Klimaanlage für ein Fahrzeug, bei welcher eine Saugrohrleitung 33 von einem Verdampfer 37 zu einem Kompressor 40 hin verläuft. Die Leitung 33 enthält ein Verdampfungsdruckregulierventil 39 a, welches im einzelnen in Fig. 6 dargestellt ist und der Aufrecht­ erhaltung der Temperatur des Verdampfers 37 oberhalb eines vorbestimmten Wertes dient. Wenn die Kühlbelastung erhöht wird und der innere Druck auf der Verdampferseite steigt, wird ein spulenförmiger Ventilkörper 42 in einem Gehäuse 41 des Steuerventils 39 a in Offenstellung verschoben, und zwar entgegen den resultierenden Kräften des Atmosphärendruckes und einer Feder 44, die von einem Gehäuse 43 umschlossen ist. Wenn andererseits die Kühl­ belastung erniedrigt wird und der Innendruck auf der Verdampferseite abnimmt, schließt der Ventilkörper 42 einen Ventildurchlaß 41 a aufgrund der resultierenden Kräfte des Atmosphärendrucks und der Feder 44. Diese bekannte Klimaanlage hat den Nachteil, daß dem Kompressor 40 Schmiermittel nicht in ausreichender Weise zugeleitet wird, wenn sich der Ventilkörper 42 in seiner nahezu völlig geschlossenen Stellung befindet.

Nachstehend wird im Zusammenhang mit Fig. 1-3 eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. An den Stirn­ seiten von Zylinderblöcken 1, 2 sind mit Hilfe einer passenden Anzahl von Schraubbolzen 7 Ventilplatten 3, 4 sowie vordere und hintere Gehäuse 5, 6 befestigt. An der Verbindungsstelle zwischen den Zylinderblöcken 1 und 2 ist eine Taumelscheibenkammer 8 als Antriebskammer für später noch zu beschreibende Kolben 12 ausgebildet. Die Kammer 8 enthält eine Taumelscheibe 10, die an einer Antriebswelle 9 befestigt ist. In den Zylinderblöcken 1, 2 sind fünf Paare von Zylinderbohrungen 11 vorgesehen, von denen in Fig. 1 nur ein Paar dargestellt ist. Die Zylinderbohrungen 11 nehmen die Kolben 12 auf, welche mit Hilfe von Kugeln 13 und Schuhen 14 an der Taumelscheibe 10 befestigt sind.

An den Seiten der vorderen und hinteren Gehäuse 5, 6 sind mittig jeweils Ausstoßkammern 15 und diese Kammern periphär umgebend Saugkammern 16 ausgebildet. Die Saugkammern 16 sind über einen Saugdurchlaß 17 miteinander verbunden, der in den Zylinderblöcken 1, 2 und in den Ventilplatten 3, 4 vorgesehen ist. An den Ventilplatten 3, 4 sind Saugventilabschnitte 18 und Ausstoßventil­ abschnitte 19 ausgebildet.

Am Zylinderblock 2 ist ein L-förmiger Saugnippel oder Saugflansch 20 befestigt, der mit dem Saugdurchlaß 17 in Verbindung steht. Ein Ausstoßflansch 21 (Fig. 3) ist so befestigt, daß er mit der Ausstoßkammer 15 verbunden ist. An einem abstehenden Teil 20 a des Saug­ flansches 20 ist ein zylindrisches Gehäuse 22 mit geschlossenem Boden aufgeschraubt und auf diese Weise befestigt. In das Gehäuse 22 ist ein zylindrischer, spulenförmiger Ventilkörper 23 gleitbar eingesetzt, der in eine durchgehende Bohrung 20 b in der Mitte des Teils 20 a eingreift. Ein elastischer Faltenbalg 24 verbindet einen stirnseitigen Basisteil 23 a des Ventil­ körpers 23 mit dem abstehenden Teil 20 a. Eine Druck­ kammer 25, die zwischen dem Ventilkörper 23 und dem Faltenbalg 24 ausgebildet ist, steht mit einem Saug­ durchlaß 26 im Saugflansch 20 in Verbindung, und zwar über einen Druckdurchlaß 23 b, der seinerseits im Ventilkörper 23 ausgebildet ist. Eine Schraubenfeder 27, die zwischen dem Ventilkörper 23 und dem Boden des Gehäuses 22 angeordnet ist, spannt den Ventilkörper 23 ständig zu einem Saugdurchlaß 26 a hin vor, der in der Mitte des Saugdurchlasses 26 vorgesehen ist. Eine Kammer des zylindrischen Gehäuses 22, die auf der Seite der Feder 27 vorgesehen ist, bildet eine Atmosphärendruck­ kammer 28, die über eine Öffnung 22 a des Gehäuses 22 mit der Atmosphäre verbunden ist. Wie erwähnt, ist der Saugflansch 22 als einstückiges Bauteil mit einem Verdampfungsdruckregulierventil 39 versehen, welches das zylindrische Gehäuse 22, den spulenförmigen Ventil­ körper 23, den Faltenbalg 24, die Feder 27, usw. enthält.

In der Nähe der Saugventilöffnung 26 a öffnet sich das eine Ende einer Bypassleitung 29, die mit der Taumelscheiben­ kammer 8 derart verbunden ist, daß Kühlmittelgas im Saugdurchlaß 26 in die Taumelscheibenkammer 8 selbst dann eingeführt werden kann, wenn die Saugventilöffnung 26 a im Saugflansch 20 vom Ventilkörper 23 verschlossen ist.

Der beschriebene Taumelscheibenkompressor 30 wird, wie in Fig. 3 dargestellt, vom Motor 31 eines Fahrzeuges angetrieben und bildet zusammen mit weiteren Teilen die Klimaanlage eines Fahrzeuges. Diese weiteren Teile umfassen einen Kondensator 34 und ein Sammelgefäß 35, die mit einer Ausstoßrohrleitung 32 und einer Saugrohr­ leitung 33 verbunden sind, sowie ein Expansionsventil 36 und einenVerdampfer 37, die im Fahrgastraum eines Fahrzeuges angeordnet sind.

Nachstehend wird die Betriebsweise der zuvor erläuterten Klimaanlage beschrieben.

Wenn die Temperatur des Fahrgastraumes hoch ist und eine hohe Kühlbelastung, beispielsweise beim Anlaufen des Fahrzeugmotors erforderlich ist, steigt die Temperatur des Verdampfers 37, welcher den Wärmeaustausch vornimmt, an, wodurch sich der Sättigungsdruck des Kühlmittels erhöht. Dementsprechend wird auch der Druck in der Saug­ rohrleitung 33 erhöht, wodurch der Druck in der Druckkammer 25 steigt. Infolgedessen wird der Ventilkörper 23 gegen die resultierenden Kräfte des Drucks in der Atmosphären­ druckkammer 28 und der Feder 27 so verschoben, daß sich die Saugventilöffnung 26 a des Saugdurchlasses 26 öffnet und hierdurch ein Betrieb mit voller Kapazität erreicht ist.

Wenn anschließend die Temperatur des Fahrgastraumes abgesenkt ist und somit die Kühlbelastung gesunken ist, werden auch die Temperatur des Verdampfers 37 und der Sättigungsdruck erniedrigt. Mit der Erniedrigung des Sättigungsdruckes wird der Druck im Saugdurchlaß 26 (Saugrohrleitung 33) abgesenkt, wodurch der Druck in der Druckkammer 25 abfällt. Wenn der Druck im Saugdurchlaß 26 und der Druck in der Druckkammer 25 konstant werden, werden der Druck in der Druckkammer 25 und die resultierenden Kräfte des Atmosphärendruckes und der Feder 27 ausbalanciert, so daß der Ventilkörper 23 in einer spezifischen Öffnungsstellung gehalten wird. Dies entspricht der Ausführung einer Betriebsweise mit mittlerer Kapazität.

Wenn die Temperatur des Fahrgastraumes weiter abgesenkt und hierdurch die Kühlbelastung weiter reduziert ist, ist der Druck in der Druckkammer 25 bestrebt, abzusinken. In diesem Augenblick wird der Ventilkörper 23 in Richtung auf seine Schließstellung verschoben, so daß der Öffnungs­ querschnitt der Saugventilöffnung 26 a reduziert wird. Infolgedessen wird die Absenkung des Druckes in der Saugrohrleitung 33 unterdrückt und der Druck im Verdampfer 37 wird oberhalb eines vorbestimmten Wert gehalten. Somit ist die Temperatur des Verdampfers 37 bei einem vorbestimmten Wert stabilisiert, so daß gekühlte Luft bei einer stabilisierten Temperatur zugeführt werden kann und ein Einfrieren des Verdampfers 37 verhindert ist.

Wenn andererseits ein kontinuierlicher Betrieb bei vollständig durch den Ventilkörper 23 geschlossener Saugventilöffnung 26 a ausgeführt wird, wird die Zuführung von Kühlmittel aus der Saugrohrleitung 33 gestoppt, so daß eine Kompressionskammer R (ein Raum in jeder Zylinder­ bohrung 11) während des Saughubes jedes hin- und hergehenden Kolbens 12 bei einem negativen Druck gehalten werden kann. Aufgrund eines Zwischenraums etc. zwischen jedem Kolben 12 und jeder Zylinderbohrung 11 wird eine kleine Menge an Kühlmittel angesaugt, die aus der Taumelscheibenkammer 8 in jede Kompressionskammer R fließt. In diesem Augenblick wird Kühlmittel, welches Schmiermittel enthält, in die Taumelscheibenkammer 8 über die Bypassleitung 29 eingeführt, um Schmiermittel zu den gleitenden Teilen, beispielsweise den Kolben 12, den Schuhen 14 und der Taumelscheibe 10 heranzuführen. Infolgedessen ist eine Abnutzung und eine Reibung an den gleitenden Teilen verhindert.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei welcher das Verdampfungsdruckregulierventil 39 a in der Mitte der Saugrohrleitung 33 vorgesehen ist. Wenn das Verdampfungs­ druckregulierventil 39 a vollständig geschlossen ist, steht die Rohrleitung 33 auf der Verdampferseite mit der Taumelscheibenkammer 8 über eine Bypassleitung 38 in Verbindung. Diese Ausführung ist dadurch vorteilhaft, daß die Taumelscheibenkammer 8 ständig geschmiert werden kann.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Klimatisierung eines Fahrzeuges mit einem Kühlmittelkompressor, der wenigstens einen in einem Kompressionszylinder hin- und hergehenden Kolben, eine Saugkammer für unkomprimiertes Kühlmittel, eine Ausstoßkammer für komprimiertes Kühlmittel und eine von Saug- und Ausstoßkammer unabhängige Antriebskammer mit einem darin angeordneten Antriebsmechanismus zum Hin- und Herbewegen des oder der Kolben in ihren Kompressionszylindern aufweist, wobei der Antriebsmechanismus vom Motor des Fahrzeuges angetrieben ist;
mit einer ersten Rohrleitung zur Überführung des komprimierten Kühlmittels aus der Ausstoßkammer des Kompressors zu einem Verdampfer zur Durchführung eines Wärmeaustausches des Kühlmittels;
mit einer zweiten Rohrleitung zur Rückführung des Kühlmittels nach seiner thermischen Expansion vom Verdampfer zur Saugkammer des Kompressors;
mit einem in der ersten Rohrleitung angeordneten Kondensator zum Kondensieren des komprimierten, aus der Ausstoßkammer des Kompressors austretenden Kühlmittels;
mit einem in der ersten Rohrleitung zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordneten Expansions­ ventil zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels nach seiner Kondensation; und
mit einem in der zweiten Rohrleitung zwischen dem Verdampfer und der Saugkammer des Kompressors angeordneten Drucksteuerventil zum Steuern des Verdampfungsdruckes im Verdampfer in Abhängigkeit von der an der Vorrichtung anliegenden Kühlbelastung, gekennzeichnet durch eine Bypassleitung (29, 38), die unter Umgehung des Drucksteuerventils (39) den Verdampfer (37) mit der Antriebskammer (8) des Kompressors (30) verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (39, 39 a) ein druckabhängiges, einen spulenförmigen Ventilkörper (23) enthaltendes Ventil ist, das als integrierter Bauteil an einem Saugflansch (20) des Kompressors (30) befestigt ist und das Kühlmittel nach dessen Wärmeaustausch in die Saugkammer (16) einläßt;
daß das Ventil (39, 39 a) ein am Saugflansch (20) befestigtes, zylindrisches Gehäuse (22) mit einer darin ausgebildeten Atmosphärendruckkammer (28) aufweist;
daß der spulenförmige Ventilkörper (23) im Gehäuse (22) verschieblich gelagert ist und eine Saugventil­ öffnung (26 a) eines im Saugflansch (20) ausgebildeten Saugdurchlasses (26) einstellbar öffnet und verschließt;
daß eine in der Atmosphärendruckkammer (28) angeordnete Feder (27) den Ventilkörper (23) ständig in seine den Saugdurchlaß (26) verschließende Schließstellung vorspannt; und
daß zwischen dem Gehäuse (22) und dem Ventilkörper (23) ein Faltenbalg elastisch und abdichtend angeordnet ist, der eine von der Atmosphärendruckkammer (28) getrennte Saugdruckkammer (25) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung (29) in Parallelschaltung mit dem Saugdurchlaß (26) des Saugflansches (20) einen in diesem Flansch ausgebildeten Durchlaßteil umfaßt, der sich unmittelbar zur Antriebskammer (8) des Kompressors hin öffnet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugventilöffnung (26 a) des Saugdurchlasses (26) als Senkbohrung im Saugflansch (20) und komplementär zu einem Endteil des Ventilkörpers (23) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (30) ein Taumelscheibenkompressor ist und eine drehbar an einer mit dem Fahrzeugmotor (31) verbundenen Welle angeordnete Taumelscheibe umfaßt, die in einer die Antriebskammer bildenden Taumelscheibenkammer (8) umläuft, welche ihrerseits durch Zwischenräume zwischen den Kolben (12) und den Wänden der Kompressionszylinder (11) mit diesen Zylindern in Strömungsverbindung steht.