DE4224863A1 - Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung für einen Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf eines Fahrzeuges mit Zentralhydraulik. Beispielsweise ist in der DE 22 08 842 C2 ein Fahrzeug mit einer Zentralhydraulik, die auch als hydraulisches Bordnetz bezeichnet werden kann, beschrie­ ben, bei dem der Kältemittelkompressor des der Fahrzeug­ klimatisierung dienenden Kältemittelkreislaufes ebenfalls unter Nutzung der bereitstehenden hydraulischen Energie angetrieben wird. Vorgesehen ist hierzu ein an die Zen­ tralhydraulik bzw. an das hydraulische Bordnetz ange­ schlossener Hydromotor, der seinerseits einen üblichen, rotierenden Kältemittelkompressor antreibt.

In der Erkenntnis, daß die beim Stand der Technik erfor­ derliche zweimalige Energieumwandelung - nämlich von hydraulischer Druckenergie über den Hydromotor in ein Drehmoment und danach über die rotierende Klimakompres­ sorwelle wieder in Druckenergie des Kältemittels - auf­ wendig und unwirtschaftlich ist, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine demgegenüber vereinfachte För­ dervorrichtung für das in einem Kreislauf umgewälzte und der Fahrzeugklimatisierung dienende Kältemittel aufzuzeigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein geradlinig mit wechselnder Bewegungsrichtung arbeitender Membranmotor oder Kolbenmotor vorgeschlagen, der intermittierend von der Zentralhydraulik beaufschlagt wird und dabei das Käl­ temittel komprimiert. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildun­ gen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird die durch die Zentralhydraulik zur Verfügung gestellte Druckenergie direkt in eine Drucker­ höhung im Kältemittelkreislauf umgesetzt, ohne daß eine Zwischenumwandlung in Drehmoment erfolgt. Erfindungsgemäß kann hierzu ein einfacher Membranmotor oder Kolbenmotor vorgesehen sein. Dieser Motor arbeitet intermittierend geradlinig, d. h. die Membran oder Kolben dieses Motor wird alternierend hin- und hergeschoben, woraus durch ge­ eignete Ankopplung an den Kältemittelkreislauf dieser druckbeaufschlagt wird, so daß eine Förderung des Kälte­ mittels möglich ist. Jegliche unnötige Energieumwandlung in eine Drehbewegung wird hierbei vermieden, wodurch zu­ sätzliche Energieverluste ausgeschlossen werden. Vorteil­ hafterweise läßt sich in diesem Membran- oder Kolbenmotor eine hydraulische Übersetzung integrieren. Da das Druck­ niveau einer Zentralhydraulik üblicherweise wesentlich höher liegt als das in einem Kältemittelkreislauf benö­ tigte Druckniveau, kann unter Zuhilfenahme der hydrauli­ schen Übersetzung mit einer relativ geringen Menge von Hydraulikflüssigkeit eine relativ große Menge von Kälte­ mittel gefördert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der geradlinig mit wechselnder Bewegungsrichtung arbeitende Motor als Kolbenmotor ausgebildet. Mit äußerst einfachen Bauteilen ist dabei eine höchste mechanische Zuverlässigkeit ge­ währleistet. Eine kompakt bauende Ausführungsform ist In­ halt des Patentanspruches 3 und wird im folgenden als ein lediglich abstrakt dargestelltes, bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Wesentliche Elemente eines der Klimatisierung eines Fahr­ zeuges dienenden Kältemittelkreislaufes 1 - dieser ist in durchgezogenen Linien dargestellt - sind wie bekannt ein Kondensator 2, ein Verdampfer 3 sowie eine Fördervorrich­ tung für das Kältemittel in Form eines Kolbenmotors 4. Angetrieben wird dieser Kolbenmotor 4 durch die mit 5 be­ zeichnete Zentralhydraulik des Fahrzeuges. Wesentliche Bestandteile dieser auch als hydraulisches Bordnetz be­ zeichneten Zentralhydraulik 5, die neben dem Kolbenmotor 4 auch andere Fahrzeugelemente, so beispielsweise eine Servolenkung antreibt, sind eine hydraulische Druckquelle - diese ist hier als hydraulischer Druckspeicher 5a dar­ gestellt - sowie ein im wesentlichen druckloser Hydrauliksammler 5b.

Der Kolbenmotor 4 besteht aus einem Kältemittel-Zylinder 6, innerhalb dessen ein ringförmiger Kolbenabschnitt 7a eines beidseitig wirkenden Doppelkolbens 7 geführt ist. Neben dem ringförmigen Kolbenabschnitt 7a weist dieser Doppelkolben einen ebenfalls beidseitig wirkenden zentra­ len Kolbenabschnitt 7b auf, der in zwei beidseitig des Kältemittel-Zylinders 6 angeordneten Hydraulik-Zylindern 8, 8′ geführt ist.

Über Magnetventile 9a, 9a′ bzw. 9b, 9b′ sind die Hydraulik-Zylinder 8, 8′ mit der Zentralhydraulik 5 ver­ bunden. Dabei befinden sich die Magnetventile 9a, 9a′ in strichliert dargestellten Hydraulikleitungen, die vom hydraulischen Druckspeicher 5a zu den Hydraulik-Zylindern 8, 8′ führen. Die Magnetventile 9b, 9b′ hingegen sind in strichpunktiert dargestellten Hydraulikleitungen angeord­ net, die Hydraulikmedium aus den Hydraulik-Zylindern 8, 8′ in den drucklosen Hydrauliksammler 5b führen. Durch geeignete Ansteuerung der Magnetventile derart, daß gleichzeitig 9a und 9b′ geöffnet und 9a′ und 9b geschlos­ sen sind sowie umgekehrt, kann nun der beidseitig wirkende Doppelkolben 7 gemäß Pfeilrichtung 10 von seinem linken Anschlag zu seinem rechten Anschlag sowie zurück bewegt werden.

Diese beschriebene Kolbenbewegung wird dazu genutzt, das Kältemittel im Kältemittelkreislauf 1 umzuwälzen. Hierzu weist der Kältemittel-Zylinder 6 jeweils stirnseitig eine den Kältemittelkreislauf schließende Eintrittsöffnung 11a, 11a′ und Austrittsöffnung 11b, 11b′ auf. Über Rück­ schlagventile 12a, 12a′ kann Kältemittel vom Verdichter 3 abwechselnd über die Eintrittsöffnungen 11a, 11a′ in den Kältemittel-Zylinder 6 gelangen, während mit Bewegung des Doppelkolbens 7 dieses Kältemittel abwechselnd über die Austrittsöffnungen 11b, 11b′ und sich daran anschließende Rückschlagventile 12b, 12b′ zum Kondensator 2 gefördert wird. Dabei enthält der Kolbenmotor 4 zugleich eine hydraulische Übersetzung, da das im Kältemittelkreislauf benötigte Druckniveau deutlich unterhalb des in der Zentralhydraulik 5 herrschenden Druckniveaus liegt. Die Fläche des zentralen Kolbenabschnitts 7b kann daher deutlich geringer sein als diejenige des ringförmigen Kolbenabschnittes 7a. Somit wird lediglich eine geringe Menge von Hydraulikflüssigkeit aus der Zentralhydraulik benötigt, um eine demgegenüber größere Menge von Kältemittel im Kältemittelkreislauf 1 umzuwälzen.

Mit einer einfachen geradlinigen intermittierenden Bewegung des Doppelkolbens 7 kann bei geringen Steuerungsaufwand und unter Minimierung von mechanischen sowie Umwandlungsverlusten der Kältemittelkreislauf 1 betrieben werden. Erläutert wurde selbstverständlich lediglich eine Prinzipskizze. Selbstverständlich sind Abdichtungen zwischen den Kolbenabschnitten sowie den sie umgebenden Zylindern erforderlich. Hierfür können beispielsweise auch Membranen zum Einsatz kommen. Daneben kann anstelle des beschriebenen Kolbenmotors auch ein Membranmotor verwendet werden. Diese Membran kann verur­ sacht durch intermittierend einwirkenden hydraulischen Druck und beispielsweise rückgestellt über ein Federele­ ment wiederum eine oszillierende Bewegung ausüben, die über ein geeignetes Übertragungsmittel, so beispielsweise ein Gestänge auf einem Kolben übertragen wird, der seinerseits die Verdichtung des Kältemittels vornimmt. Daneben sind noch eine Vielzahl weiterer Ausführungsfor­ men möglich, die unter den Inhalt der Patentansprüche fallen.

Claims (4)

1. Fördervorrichtung für einen Klimatisierungs-Kälte­ mittelkreislauf (1) eines Fahrzeuges mit Zentral­ hydraulik, gekennzeichnet durch einen geradlinig mit wechseln­ der Bewegungsrichtung arbeitenden Membranmotor oder Kolbenmotor (4), der intermittierend von der Zen­ tralhydraulik (5) beaufschlagt wird und dabei das Kältemittel komprimiert.

2. Fördervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranmotor oder Kolbenmotor (4) eine hydraulische Übersetzung ent­ hält, so daß sich mit einem deutlich höheren Druck­ niveau in der Zentralhydraulik (5) ein deutlich niedrigeres Druckniveau im Kältemittelkreislauf (1) einstellt.

3. Fördervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Kolbenmotor (4) mit einem beidseitig wirkenden Doppelkolben (7), dessen zen­ traler Kolbenabschnitt (7b) in zwei einander ge­ genüberliegenden Hydraulik-Zylindern (8, 8′) ge­ führt ist, die abwechselnd an die Druckseite der Zentralhydraulik (5) angeschlossen bzw. entlastet werden, und dessen ringförmiger Kolbenabschnitt (7a) in einem Kältemittel-Zylinder (6) läuft, der jeweils stirnseitig eine den Kältemittelkreislauf (1) schließende Eintrittsöffnung (11a, 11a′) und Austrittsöffnung (11b, 11b′) aufweist.

4. Fördervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikzylinder (8, 8′) über Magnetventile (9a, 9a′, 9b, 9b′) an die Zentralhydraulik (5) angeschlossen bzw. ent­ lastet werden, während an den Eintrittsöffnungen (11a, 11a′) und Austrittsöffnungen (11b, 11b′) des Kältemittels-Zylinders (6) Rückschlagventile (12a, 12a′, 12b, 12b′) vorgesehen sind.