EP2499366A1 - Klimakompressor für ein fahrzeug, fahrzeug - Google Patents

Klimakompressor für ein fahrzeug, fahrzeug

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Publication number
EP2499366A1
EP2499366A1 EP10760653A EP10760653A EP2499366A1 EP 2499366 A1 EP2499366 A1 EP 2499366A1 EP 10760653 A EP10760653 A EP 10760653A EP 10760653 A EP10760653 A EP 10760653A EP 2499366 A1 EP2499366 A1 EP 2499366A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
compression chamber
air conditioning
vehicle
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10760653A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bjoern Noack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2499366A1 publication Critical patent/EP2499366A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/002—Hydraulic systems to change the pump delivery

Definitions

  • Air conditioning compressor for a vehicle Vehicle
  • the invention relates to an air conditioning compressor for a vehicle, in particular motor vehicle, having a compression chamber which has an inlet for a cooling medium to be compressed and a drain for the compressed cooling medium, wherein a wall of the compression chamber is at least partially formed by a translationally displaceable piston.
  • the invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, with a drive device and an air conditioning compressor having an air conditioning compressor.
  • Air compressors and vehicles of the type discussed here are known from the prior art.
  • air conditioning devices which provide for a cooling of the interior.
  • such air conditioning devices have at least one air conditioning compressor, which ensures the air conditioning enabling compression of a gas and / or vapor refrigerant in a cycle of the air conditioning device.
  • air compressors are known, which are based on the principle of a piston pump and to have a translationally displaceable piston, which is used for compressing a gas and / or vaporous cooling medium located in a compression chamber.
  • the piston forms at least one wall region of the compression chamber, so that the volume of the compression chamber is reduced by displacing the piston and the cooling medium located therein is compressed.
  • Known air conditioning compressors are designed such that they are mechanically driven by a belt or chain drive of a crankshaft of an internal combustion engine. As a result, the drive device of such a vehicle, however, energy is taken, which lacks the vehicle to feed and beyond also in the pollutant emissions (C0 2 emissions) noticeable.
  • the air conditioning compressor according to the invention is driven to reduce without the performance of a drive device and requires, compared to known air conditioning compressors, a relatively small space.
  • This air compressor is characterized by the features of the current claim 1. Accordingly, the air conditioning compressor is designed such that the piston at its end remote from the compression chamber forms at least one wall region of a control pressure chamber of the air conditioning compressor.
  • an air-conditioning compressor is provided which has an axially displaceable piston which cooperates with the compression chamber on one side or with one end and with the control pressure chamber on the other side or with the other end. Due to the pressure difference between the control pressure chamber and the compression chamber, the piston is displaced axially.
  • the pressure in the control pressure chamber can be controlled, as the name implies, so that a compression process in the compression chamber is adjustable by increasing and decreasing the pressure in the control pressure chamber.
  • the piston By increasing the pressure in the control chamber, the piston is moved into the compression chamber or the volume of the compression chamber is reduced.
  • By reducing the pressure in the control pressure chamber the piston is moved out of the compression chamber, so that in the compression chamber cooling medium nachströmt and optionally sucked.
  • the air conditioning compressor according to the invention is not operated mechanically, but preferably hydraulically. In this case, a connection of the air conditioning compressor to an existing hydraulic system can take place.
  • the advantageous air conditioning compressor thus does not remove any energy required for driving / feeding a drive device of a motor vehicle.
  • the inlet and / or the outlet of the compression chamber are arranged or formed on a piston region remote from the end of the compression chamber. This ensures that the largest possible volume of the compression chamber for conveying and compressing cooling medium is available.
  • the inlet and / or the drain are formed as a bore / s in a housing forming the compression chamber.
  • a check valve is assigned to the inlet and / or the drain.
  • the check valves are designed and / or arranged such that at elevated pressure in the compression chamber closes the inlet associated check valve and the flow associated check valve opens so that the compressed in the compression chamber cooling medium is expelled under high pressure from the compression chamber when the piston moves into the compression chamber. If the piston moves in the opposite direction due to a lower pressure in the control pressure chamber, then the non-return valve assigned to the outlet closes the previously released flow cross-section and the check valve assigned to the inlet releases a flow cross-section so that gas and / or vaporous cooling medium flow into the compression chamber can.
  • the check valves thus ensure a pressure build-up in the compression chamber and a separation between a high-pressure section and a low-pressure section of the cooling medium leading cooling circuit.
  • the piston is associated with at least one return spring.
  • the rear part is to be understood as the displacement of the piston out of the compression chamber.
  • the return spring serves to increase the volume of the compression chamber by moving the piston.
  • the return spring permanently ensures safe operation of the air conditioning compressor by applying a spring force to the piston in the direction of the control pressure chamber.
  • the return spring is designed as a helical spring and arranged in the compression chamber. The return spring thus acts as a compression spring and is optionally biased between the facing to the compression chamber end face of the piston and a said end face of the piston opposite housing wall of the compression chamber.
  • control pressure chamber in a hydraulic circuit in particular a drive device of a motor vehicle is einbindbar.
  • control pressure chamber corresponding connections, which allow easy integration into such a hydraulic circuit.
  • material and material thickness of the control pressure chamber forming housing are selected according to the high pressure requirements. Among other things, this leads to the fact that the control pressure chamber is designed as a hydraulic chamber and the air compressor as a hydraulically controlled air conditioning compressor.
  • control pressure chamber preferably has a high-pressure connection and a low-pressure connection for the hydraulic circuit. Due to the high-pressure connection, hydraulic fluid is fed into the control pressure chamber so that the piston is displaced into the compression chamber.
  • a pressure must expediently be present at the high-pressure connection, which is sufficient to displace the piston for compressing the gaseous and / or vaporous cooling medium located in the compression chamber.
  • the low-pressure and / or high-pressure port is assigned in each case a switchable valve.
  • the switchable valve associated with the high pressure port hydraulic fluid flows under high pressure into the control pressure chamber.
  • the low pressure valve is suitably closed. Due to the high pressure of the hydraulic fluid, the piston is displaced into the compression chamber and the cooling medium located there is compressed.
  • the vehicle according to the invention is characterized by an air conditioning compressor, as described above.
  • the air compressor is incorporated in a hydraulic circuit of the drive device, wherein advantageously the low pressure port is connected to a low pressure section of the hydraulic circuit and the high pressure port to a high pressure section of the hydraulic circuit.
  • the cooling capacity of the air conditioning device can now be controlled or regulated in a simple manner. Since a mechanical drive of the air conditioning compressor is omitted, the drive device is not taken for the energy required for the feed, so on the one hand, the performance of the drive device can be fully used for propulsion and on the other pollutant emissions are reduced.
  • Figure 1 shows an air compressor in a simplified sectional view
  • FIG. 2 shows a vehicle with an air conditioning device.
  • FIG. 1 shows, in a simplified representation, a longitudinal section through an air-conditioning compressor 1, for an air-conditioning device, in particular of a vehicle or motor vehicle.
  • the air conditioning compressor 1 has a housing 2, which is preferably at least substantially Vietnamesezylinderför- mig.
  • a piston 3 is arranged axially displaceable - that is, in the direction of its longitudinal axis.
  • two sealing elements 4 in the form of O-rings 5 are arranged on the piston 3, sealing the gap between the piston 3 and the inside of the housing 2 in a sealing manner.
  • the sealing elements 4 can also serve to guide the piston 3 in the housing 2.
  • the guide further, not shown here, for example, in Form of guide webs and / or grooves provided which serve in particular to minimize friction when moving the piston 3 in the housing 2 and prevent jamming tilting of the piston 3 in the housing 2.
  • the housing 2 of the air conditioning compressor 1 further comprises in a first region 6 an inlet 7 and a drain 8, which are each formed in the jacket wall of the housing 2.
  • the inlet 7 and the outlet 8 are aligned substantially radially with respect to the housing 2.
  • the inlet 7 has a first check valve 9 and the outlet 8 a second check valve 10.
  • the design and function of check valves is well known, so that it should not be discussed in detail here on the exact design of the check valves 9 and 10.
  • the housing 2 of the air conditioning compressor 1 has a high-pressure connection 12 and a low-pressure connection 13, which in the present case are likewise formed in the jacket wall of the housing 2.
  • the high-pressure port 12 and the low-pressure port 13 are each assigned a switchable valve 14 and 15, respectively.
  • the air conditioning compressor 1 can be integrated in the hydraulic circuit of a drive device of the above-mentioned motor vehicle.
  • the switchable valves 14 and 15 can be closed or release at the respective port 12,13 a corresponding flow cross-section.
  • the flow cross sections are infinitely adjustable.
  • the check valves 9, 10 and / or the valves 14, 15 may each be formed at least in regions integrally with the housing 2 or as separate attachments.
  • the chamber on the inlet 7 and the outlet 8 having side of the housing 2 forms a compression chamber 18 for a cooling medium of the air conditioning device of the motor vehicle having the air conditioning compressor 1.
  • the chamber 17 located on the opposite side of the piston 3 forms together with the piston Control pressure chamber 19 which controls the movement of the piston 3 by switching the valves 14 and 15 substantially.
  • a return spring 20, which is presently designed as a helical spring 21, is advantageously arranged.
  • the return spring 20 acts together with the free end face of the piston 3 and the opposite end of the piston, closed end side of the housing 2 in the end region 6.
  • the return spring 20 is arranged under bias between the piston 3 and the housing 2, so that it always acts on the piston 3 in the direction of the control pressure chamber 19 with a spring force. So that the piston 3 is not completely introduced into the control pressure chamber 19, stops are expediently provided on the housing inner wall in this case, which prevent over-penetration of the piston 3 into the control pressure chamber 19.
  • the control pressure chamber 19 and the compression chamber 18 are thus each formed by the walls of the housing 2 and by a respective free end face of the piston 3.
  • the inlet 7 is fed to a gas and / or vaporous cooling medium of the cooling circuit of the air conditioning unit to be compressed.
  • the check valves 9 and 10 ensure that the cooling medium to be compressed, although in the compression chamber 18, but not out of it can flow out again, provided that the pressure in the compression chamber does not exceed a critical pressure.
  • the valve 14 is opened, so that hydraulic fluid from the hydraulic circuit of the drive device flows into the control pressure chamber 19, while the valve 15 is closed.
  • pressure builds up in the control pressure chamber 19, which ensures that the piston 3 moves in the direction of the compression chamber 16 or in the direction of the end region 6, as indicated by an arrow 22.
  • the return spring 20 is thereby tensioned and compressed in the compression chamber 16 located gas and / or vapor cooling medium, wherein the pressure in the compression chamber 18 is increased.
  • the return spring 20 and the now existing pressure difference between the control pressure chamber 19 and the compression chamber 18 ensure that the piston 3 is moved back, as indicated by an arrow 23, to its original position.
  • the remaining in the compression chamber 18 refrigerant evaporates again, and by the resulting suction is additionally sucked via the check valve 9 gaseous and / or vaporous cooling medium in the compression chamber 18, while the check valve 10 is closed again.
  • the check valve 9 gaseous and / or vaporous cooling medium in the compression chamber 18, while the check valve 10 is closed again.
  • the speed of the piston 3 and the path of movement of the piston 3 can be influenced.
  • FIG. 2 shows a simplified representation of an advantageous embodiment of a vehicle 24, which is designed as a motor vehicle 25 and to a drive device 26 includes, which includes an internal combustion engine and / or one or more electrical machines.
  • the drive device 26 is associated with a hydraulic unit 27, which has, inter alia, means for generating a pressure for a liquid hydraulic medium.
  • the hydraulic unit is connected via a first hydraulic circuit 28 with components of the drive device 26 and via a second hydraulic circuit 29 with the above-described air conditioning compressor 1.
  • a high pressure portion of the hydraulic circuit 29 is connected to the high pressure port 12 of the control pressure chamber 19 and a low pressure portion of the hydraulic circuit 29 is connected to the low pressure port 13.
  • the compression chamber 18 is integrated with its inlet 7 and its outlet 8 in a cooling circuit 30 of an air conditioning device 31 and thus part of the air conditioning device 31st In the cooling circuit 30, a capacitor 32 is further incorporated, which is flowed through by ambient air, optionally with the aid of a blower 33, such as indicated by arrows 34.
  • the air conditioning device 31 advantageously further comprises - not shown here - a sump for the cooling medium, a temperature-controlled switch for switching on and off the air conditioning compressor 1, in particular in the form of a two-point controller, a switch associated with the temperature sensor, an expansion valve and an evaporator with switchable Evaporator fan to provide the cooling capacity.
  • the air compressor 1 thus provides a particularly simple way a compression option for the cooling medium without a drive device 26 of the motor vehicle 25 power must be withdrawn.
  • the present air compressor 1 offers a particularly compact and cost-effective design.
  • air conditioning is easily possible even during a motor stall, which in particular in modern hybrid drive concepts, which have as drive components in addition to a classic internal combustion engine, such as gasoline or diesel engine, one or more electrical machines.
  • an "atmospheric intermediate part" is provided between the compression chamber 18 and the control pressure chamber 19.
  • the compression chamber 18 and the control pressure chamber 19 in different, substantially separate housing parts, while a partial piston is displaceably mounted in each of the housing parts, and the partial pistons in turn via a corresponding mechanism connected to each other.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Klimakompressor (1) für ein Fahrzeug (24), insbesondere Kraftfahrzeug (25), mit einer Kompressionskammer (18), die einen Zulauf (7) für ein zu verdichtendes Kühlmedium und einen Ablauf (8) für das verdichtete Kühlmedium aufweist, wobei eine Wand der Kompressionskammer (18) wenigstens bereichsweise von einem translatorisch verlagerbaren Kolben (3) gebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Kolben (3) an seinem der Kompressionskammer abgewandten Ende zumindest einen Wandbereich einer Steuerdruckkammer (19) bildet. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung.

Description

Beschreibung
Titel
Klimakompressor für ein Fahrzeug, Fahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Klimakompressor für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Kompressionskammer, die einen Zulauf für ein zu verdichtendes Kühlmedium und einen Ablauf für das verdichtete Kühlmedium aufweist, wobei eine Wand der Kompressionskammer wenigstens bereichsweise von einem translatorisch verlagerbaren Kolben gebildet ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Antriebsvorrichtung und einer einen Klimakompressor aufweisenden Klimatisierungseinrichtung.
Stand der Technik
Klimakompressoren und Fahrzeuge der hier angesprochenen Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Um den Komfort in Fahrzeugen, insbesondere in Bezug auf die Fahrzeuginnenraumtemperatur zu erhöhen, ist es bekannt, Klimatisierungseinrichtungen vorzusehen, die für eine Kühlung des Innenraums sorgen. Dazu weisen derartige Klimatisierungseinrichtungen zumindest einen Klimakompressor auf, der für das die Klimatisierung ermöglichende Verdichten eines gas- und/oder dampfförmigen Kältemittels in einem Kreislauf der Klimatisierungseinrichtung sorgt. Hierbei sind Klimakompressoren bekannt, die auf dem Prinzip einer Kolbenpumpe beruhen und dazu einen translatorisch verlagerbaren Kolben aufweisen, der zum Verdichten eines in einer Kompressionskammer befindlichen gas- und/oder dampfförmigen Kühlmediums dient. Der Kolben bildet dabei zumindest einen Wandbereich der Kompressionskammer, so dass durch Verlagern des Kolbens das Volumen der Kompressionskammer verringert und das darin befindlichen Kühlmedium verdichtet wird. Bekannte Klimakompressoren sind derart ausgebildet, dass sie mechanisch über einen Riemen- oder Kettentrieb von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angetrieben werden. Dadurch wird der Antriebsvorrichtung eines derartigen Fahrzeugs jedoch Energie genommen, die dem Fahrzeug zum Vorschub fehlt und sich darüber hinaus auch im Schadstoffausstoß (C02-Ausstoß) bemerkbar macht.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Klimakompressor wird ohne die Leistung einer Antriebsvorrichtung zu vermindern angetrieben und bedarf, im Vergleich zu bekannten Klimakompressoren, einen verhältnismäßig geringen Bauraum. Dieser Klimakompressor zeichnet sich durch die Merkmale des geltenden Anspruchs 1 aus. Demgemäß ist der Klimakompressor derart ausgebildet, dass der Kolben an seinem der Kompressionskammer abgewandten Ende wenigstens einen Wandbereich einer Steuerdruckkammer des Klimakompressors bildet. Es ist somit ein Klimakompressor vorgesehen, der einen axial verlagerbaren Kolben aufweist, der auf der einen Seite beziehungsweise mit einem Ende mit der Kompressionskammer und auf der anderen Seite beziehungsweise mit dem anderen Ende mit der Steuerdruckkammer zusammenwirkt. Durch den Druckunterschied zwischen Steuerdruckkammer und Kompressionskammer wird der Kolben dabei axial verlagert. Der Druck in der Steuerdruckkammer lässt sich, wie der Name bereits sagt, steuern, sodass ein Kompressionsvorgang in der Kompressionskammer durch Erhöhen und Verringern des Drucks in der Steuerdruckkammer einstellbar ist. Durch Erhöhen des Drucks in der Steuerkammer wird der Kolben in die Kompressionskammer hinein bewegt beziehungsweise das Volumen der Kompressionskammer verringert. Durch Verringern des Drucks in der Steuerdruckkammer wird der Kolben aus der Kompressionskammer herausbewegt, sodass in der Kompressionskammer Kühlmedium nachströmt und gegebenenfalls angesaugt wird. Somit wird der erfindungsgemäße Klimakompressor nicht mechanisch, sondern bevorzugt hydraulisch betrieben. Hierbei kann eine Anbindung des Klimakompressors an ein bestehendes Hydrauliksystem erfolgen. Der vorteilhafte Klimakompressor entnimmt somit einer Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs keine zum Antrieb/Vorschub notwendige Energie. Vorteilhafterweise sind der Zulauf und/oder der Ablauf der Kompressionskammer an einem dem Kolben fernen Endbereich der Kompressionskammer angeordnet beziehungsweise ausgebildet. Hierdurch wird gewährleistet, dass das größtmögliche Volumen der Kompressionskammer zum Fördern und Verdichten von Kühlmedium nutzbar ist. Im einfachsten Fall sind der Zulauf und/oder der Ablauf als Bohrung/-en in einem die Kompressionskammer bildenden Gehäuse ausgebildet.
Bevorzugt ist dem Zulauf und/oder dem Ablauf jeweils ein Rückschlagventil zugeordnet. Dabei sind die Rückschlagventile derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass bei erhöhtem Druck in der Kompressionskammer das dem Zulauf zugeordnete Rückschlagventil schließt und das dem Ablauf zugeordnete Rückschlagventil öffnet, sodass das in der Kompressionskammer komprimiertes Kühlmedium unter hohem Druck aus der Kompressionskammer ausgetrieben wird, wenn sich der Kolben in die Kompressionskammer verschiebt. Bewegt sich der Kolben aufgrund eines geringeren Drucks in der Steuerdruckkammer in die entgegengesetzte Richtung, so verschließt das dem Ablauf zugeordnete Rückschlagventil den zuvor freigegebenen Durchströmungsquerschnitt und das dem Zulauf zugeordnete Rückschlagventil gibt einen Durchströmungsquerschnitt frei, sodass gas- und/oder dampfförmiges Kühlmedium in die Kompressionskammer nachströmen kann. Die Rückschlagventile gewährleisten somit einen Druckaufbau in der Kompressionskammer und eine Trennung zwischen einem Hochdruckabschnitt und einem Niederdruckabschnitt eines das Kühlmedium führenden Kühlkreislaufs.
Zweckmäßigerweise ist dem Kolben wenigstens eine Rückstellfeder zugeordnet. Wobei hier unter dem Rücksteilen das Verschieben des Kolbens aus der Kompressionskammer heraus zu verstehen ist. Mit anderen Worten dient die Rückstellfeder dazu, das Volumen der Kompressionskammer durch Verschieben des Kolbens zu erhöhen. Dies hat den Vorteil, dass der in der Steuerdruckkammer einzustellende (Unter-)Druck zum Verlagern des Kolbens in Richtung der Steuerdruckkammer verringert werden kann. Die Rückstellfeder gewährleistet dauerhaft einen sicheren Betrieb des Klimakompressors, indem sie den Kolben in Richtung der Steuerdruckkammer mit einer Federkraft beaufschlagt. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Rückstellfeder dazu als Schraubenfeder ausgebildet und in der Kompressionskammer angeordnet ist. Die Rückstellfeder wirkt somit als Druckfeder und liegt gegebenenfalls vorgespannt zwischen der zu der Kompressionskammer weisenden Stirnseite des Kolbens und einer dieser Stirnseite des Kolbens gegenüberliegenden Gehäusewand der Kompressionskammer.
Ferner ist vorgesehen, dass die Steuerdruckkammer in einen Hydraulikkreislauf, insbesondere einer Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs einbindbar ist. Hierzu weist die Steuerdruckkammer entsprechende Anschlüsse auf, die ein einfaches Einbinden in einen derartigen Hydraulikkreislauf erlauben. Zweckmäßigerweise werden auch Material und Materialstärke des die Steuerdruckkammer bildenden Gehäuses entsprechend den Hochdruck-Anforderungen gewählt. Dies führt unter anderem dazu, dass die Steuerdruckkammer als Hydraulikkammer und der Klimakompressor als hydraulisch gesteuerter Klimakompressor ausgebildet ist.
Bevorzugt weist die Steuerdruckkammer hierzu einen Hochdruckanschluss und einen Niederdruckanschluss für den Hydraulikkreislauf auf. Durch den Hochdruckanschluss wird Hydraulikflüssigkeit in die Steuerdruckkammer geführt, sodass der Kolben in die Kompressionskammer hineinverlagert wird. Dazu muss zweckmäßigerweise an dem Hochdruckanschluss ein Druck vorliegen, der ein Verlagern des Kolbens zum Verdichten des in der Kompressionskammer befindlichen gas- und/oder dampfförmigen Kühlmediums ausreicht.
Schließlich ist vorgesehen, dass dem Niederdruck- und/oder dem Hochdruckanschluss jeweils ein schaltbares Ventil zugeordnet ist. Dadurch lässt sich nicht nur auf einfache Art und Weise die Arbeitsfrequenz des Klimakompressors einstellen, sondern auch der in der Kompressionskammer wirkende Kompressionsdruck. Durch Öffnen des dem Hochdruckanschluss zugeordneten schaltbaren Ventils strömt Hydraulikflüssigkeit unter hohem Druck in die Steuerdruckkammer. Das Niederdruckventil ist dabei zweckmäßigerweise geschlossen. Durch den hohen Druck der Hydraulikflüssigkeit wird der Kolben in die Kompressionskammer verlagert, und das sich dort befindende Kühlmedium verdichtet. Spätestens wenn der Druck in der Kompressionskammer dem auf den Kolben wirkenden Druck in der Steuerkammer entspricht - also inklusive der Federkraft der Rückstellfeder - , wird das dem Hochdruckanschluss zugeordnete Ventil geschlossen und das dem Niederdruck zugeordnete Ventil geöffnet, sodass die Hydraulikflüssigkeit aus der Steuerdruckkammer herausströmt und durch den Druckverlust in der Steuerdruckkammer der Kolben zurückgestellt wird.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug zeichnet sich durch einen Klimakompressor aus, wie er oben beschrieben wurde. Zweckmäßigerweise ist der Klimakompressor in einen Hydraulikkreislauf der Antriebsvorrichtung eingebunden, wobei vorteilhafterweise der Niederdruckanschluss mit einem Niederdruckabschnitt des Hydraulikkreislaufs verbunden ist und der Hochdruckanschluss mit einem Hochdruckabschnitt des Hydraulikkreislaufs. Durch entsprechendes Betätigen der schaltbaren Ventile kann nun die Kühlleistung der Klimatisierungseinrichtung auf einfache Art und Weise gesteuert beziehungsweise geregelt werden. Da ein mechanischer Antrieb des Klimakompressors unterbleibt, wird der Antriebsvorrichtung keine für den Vorschub benötigte Energie entnommen, sodass zum einen die Leistung der Antriebsvorrichtung vollständig für den Vortrieb genutzt werden kann und zum anderen Schadstoffemissionen verringert werden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 einen Klimakompressor in einer vereinfachten Schnittdarstellung und
Figur 2 ein Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung.
Die Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung einen Längsschnitt durch einen Klimakompressor 1 , für eine Klimatisierungseinrichtung insbesondere eines Fahrzeugs beziehungsweise Kraftfahrzeugs. Der Klimakompressor 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das vorzugsweise zumindest im Wesentlichen kreiszylinderför- mig ausgebildet ist. In dem Gehäuse 2 ist ein Kolben 3 axial - also in Richtung seiner Längsachse - translatorisch verlagerbar angeordnet. An seiner Mantelaußenfläche sind an dem Kolben 3 zwei Dichtungselemente 4 in Form von O- Ringen 5 angeordnet, die den Spalt zwischen Kolben 3 und der Innenseite des Gehäuses 2 dichtend verschließen. Gleichzeitig können die Dichtungselemente 4 auch zur Führung des Kolbens 3 in dem Gehäuse 2 dienen. Zweckmäßigerweise sind jedoch zur Führung weitere, hier nicht dargestellte Mittel, beispielsweise in Form von Führungsstegen und/oder -Nuten vorgesehen, die insbesondere zur Reibungsminimierung beim Verschieben des Kolbens 3 in dem Gehäuse 2 dienen und ein verklemmendes Verkippen des Kolbens 3 in dem Gehäuse 2 verhindern.
Das Gehäuse 2 des Klimakompressors 1 weist weiterhin in einem ersten Bereich 6 einen Zulauf 7 sowie einen Ablauf 8 auf, die jeweils in der Mantelwand des Gehäuses 2 ausgebildet sind. Vorliegend sind der Zulauf 7 und der Ablauf 8 im Wesentlichen radial zu dem Gehäuse 2 ausgerichtet. Der Zulauf 7 weist ein erstes Rückschlagventil 9 und der Ablauf 8 ein zweites Rückschlagventil 10 auf. Die Ausbildung und Funktion von Rückschlagventilen ist allgemein bekannt, so dass hier auf die genaue Ausbildung der Rückschlagventile 9 und 10 nicht näher eingegangen werden soll.
An seinem dem Endbereich 6 gegenüberliegenden Endbereich 1 1 weist das Gehäuse 2 des Klimakompressors 1 einen Hochdruckanschluss 12 sowie einen Niederdruckanschluss 13 auf, die vorliegend ebenfalls in der Mantelwand des Gehäuses 2 ausgebildet sind. Dem Hochdruckanschluss 12 und dem Niederdruckanschluss 13 sind dabei jeweils ein schaltbares Ventil 14 beziehungsweise 15 zugeordnet. Mittels der Anschlüsse 12 und 13 lässt sich der Klimakompressor 1 in den Hydraulikkreislauf einer Antriebsvorrichtung des oben genannten Kraftfahrzeugs einbinden. Mittels der schaltbaren Ventile 14 und 15 lässt sich bei dem jeweiligen Anschluss 12,13 ein entsprechender Durchströmungsquerschnitt verschließen oder freigeben. Gegebenenfalls sind die Durchströmungsquerschnitte stufenlos einstellbar. Die Rückschlagventile 9, 10 und/oder die Ventile 14,15 können jeweils wenigstens bereichsweise einstückig mit dem Gehäuse 2 oder als separate Anbauteile ausgebildet sein.
Der in dem Gehäuse 2 verschiebbar gelagerte Kolben 3, der gegenüber der Innenwand des Gehäuses 2 mittels der Dichtelemente 4 abgedichtet ist, teilt das Gehäuse 2 in zwei Kammern 16 und 17. Die Kammer auf der den Zulauf 7 und den Ablauf 8 aufweisenden Seite des Gehäuses 2 bildet eine Kompressionskammer 18 für ein Kühlmedium der den Klimakompressor 1 aufweisenden Klimatisierungseinrichtung des Kraftfahrzeugs. Die auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 3 gelegene Kammer 17 bildet zusammen mit dem Kolben eine Steuerdruckkammer 19, die durch Schalten der Ventile 14 und 15 die Bewegung des Kolbens 3 im Wesentlichen steuert.
In der Kompressionskammer 18 ist vorteilhafterweise eine Rückstellfeder 20, die vorliegend als Schraubenfeder 21 ausgebildet ist, angeordnet. Die Rückstellfeder 20 wirkt dabei mit der freien Stirnseite des Kolbens 3 und der dem Kolben gegenüberliegenden, geschlossenen Stirnseite des Gehäuses 2 im Endbereich 6 zusammen. Gegebenenfalls ist die Rückstellfeder 20 unter Vorspannung zwischen dem Kolben 3 und dem Gehäuse 2 angeordnet, sodass sie den Kolben 3 stets in Richtung der Steuerdruckkammer 19 mit einer Federkraft beaufschlagt. Damit der Kolben 3 nicht vollständig in die Steuerdruckkammer 19 eingebracht wird, sind in diesem Fall zweckmäßigerweise an der Gehäuseinnenwand Anschläge vorgesehen, die ein zu weites Eindringen des Kolbens 3 in die Steuerdruckkammer 19 verhindern. Die Steuerdruckkammer 19 sowie die Kompressionskammer 18 werden somit jeweils durch die Wände des Gehäuses 2 sowie durch jeweils eine freie Stirnseite des Kolbens 3 gebildet.
Im Folgenden soll die Funktion des Klimakompressors 1 erläutert werden: Dem Zulauf 7 wird ein zu verdichtendes gas- und/oder dampfförmiges Kühlmedium des Kühlkreislaufs der Klimatisierungseinrichtung zugeführt. Die Rückschlagventile 9 und 10 gewährleisten, dass das zu verdichtende Kühlmedium zwar in die Kompressionskammer 18 hinein, jedoch nicht aus ihr wieder herausströmen kann, sofern der Druck in der Kompressionskammer einen kritischen Druck nicht überschreitet. Für einen Verdichtungsvorgang wird zunächst das Ventil 14 geöffnet, sodass Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikkreislauf der Antriebsvorrichtung in die Steuerdruckkammer 19 strömt, während das Ventil 15 verschlossen ist. Hierdurch baut sich in der Steuerdruckkammer 19 ein Druck auf, der dafür sorgt, dass sich der Kolben 3 in Richtung der Kompressionskammer 16 beziehungsweise in Richtung des Endbereichs 6, wie durch einen Pfeil 22 angedeutet, bewegt. Die Rückstellfeder 20 wird dabei gespannt und das sich in der Kompressionskammer 16 befindliche gas- und/oder dampfförmige Kühlmedium verdichtet, wobei der Druck in der Kompressionskammer 18 erhöht wird.
Die verbleibende Flüssigphase wird gegen das Rückschlagventil 10 des Ablaufs 8 gedrängt, wodurch dieses bei Erreichen des kritischen Drucks geöffnet und das nun flüssige, verdichtete Kühlmedium durch den Ablauf e in den Kühlkreislauf ge- fördert beziehungsweise gepresst wird, zumindest solange der Druck in der Steuerdruckkammer höher ist als der Druck in der Kompressionskammer 18. Spätestens wenn ein Druckausgleich zwischen der Kompressionskammer 18 und der Steuerdruckkammer 19 stattgefunden hat, wird das Ventil 14 des Hochdruckanschlusses 12 geschlossen und das Ventil 15 des Niederdruckanschlusses 13 geöffnet. Dadurch entspannt sich die Hydraulikflüssigkeit in der Steuerdruckkammer 19 und strömt durch das Ventil 15 und den Niederdruckanschluss 13 zurück in den Hydraulikkreislauf der Antriebsvorrichtung. Die Rückstellfeder 20 sowie der nunmehr vorliegende Druckunterschied zwischen der Steuerdruckkammer 19 und der Kompressionskammer 18 sorgen dafür, dass der Kolben 3 zurück, wie durch einen Pfeil 23 angedeutet, in seine Ausgangsposition verschoben wird. Dabei verdampft das in der Kompressionskammer 18 verbliebene Kühlmittel wieder, und durch die entstehende Saugwirkung wird über das Rückschlagventil 9 zusätzlich gas- und/oder dampfförmiges Kühlmedium in die Kompressionskammer 18 gesogen, während das Rückschlagventil 10 wieder verschlossen ist. Hier beginnt der oben beschrieben Vorgang sich zu wiederholen. Durch entsprechendes Einstellen der Ventile 14 und 15 lässt sich dabei die Geschwindigkeit des Kolbens 3 sowie der Bewegungsweg des Kolbens 3 beeinflussen.
Die Figur 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs 24, das als Kraftfahrzeug 25 ausgebildet ist und dazu eine Antriebsvorrichtung 26 umfasst, die eine Brennkraftmaschine und/oder eine oder mehrere elektrische Maschinen umfasst. Der Antriebsvorrichtung 26 ist eine Hydraulikeinheit 27 zugeordnet, die unter anderem Mittel zum Erzeugen eins Drucks für ein flüssiges Hydraulikmedium aufweist. Die Hydraulikeinheit ist über einen ersten Hydraulikreislauf 28 mit Komponenten der Antriebsvorrichtung 26 und über einen zweiten Hydraulikkreislauf 29 mit dem oben beschriebenen Klimakompressor 1 verbunden. Dabei ist ein Hochdruckabschnitt des Hydraulikkreislaufs 29 mit dem Hochdruckanschluss 12 der Steuerdruckkammer 19 und ein Niederdruckabschnitt des Hydraulikkreislaufs 29 mit dem Niederdruckanschluss 13 verbunden. Die Kompressionskammer 18 ist mit ihrem Zulauf 7 und ihrem Ablauf 8 in einen Kühlkreislauf 30 einer Klimatisierungseinrichtung 31 eingebunden und somit Bestandteil der Klimatisierungseinrichtung 31 . In den Kühlkreislauf 30 ist weiterhin ein Kondensator 32 eingebunden, der von Umgebungsluft, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Gebläses 33 durchströmt wird, wie durch Pfeile 34 angedeutet. Die Klimatisierungseinrichtung 31 umfasst vorteilhafterweise weiterhin - hier nicht dargestellt - einen Sammelbehälter für das Kühlmedium, einen Temperatur-geregelten Schalter zum Ein- und Ausschalten des Klimakompressors 1 , insbesondere in Form eines Zweipunktreglers, einen dem Schalter zugeordneten Temperatursensor, ein Expansionsventil sowie einen Verdampfer mit schaltbaren Verdampfergebläse zum Erbringen der Kühlleistung.
Insgesamt bietet der Klimakompressor 1 somit auf besonders einfache Art und Weise eine Kompressionsmöglichkeit für das Kühlmedium, ohne dass einer Antriebsvorrichtung 26 des Kraftfahrzeugs 25 Leistung entzogen werden muss. Darüber hinaus bietet der vorliegende Klimakompressor 1 eine besonders kompakte und kostengünstige Bauform. Außerdem ist eine Klimatisierung auch während eines Motorstillstands problemlos möglich, was insbesondere bei modernen Hybridantriebskonzepten, die als Antriebskomponenten neben einem klassischen Verbrennungsmotor, wie beispielsweise Otto- oder Dieselmotor, eine oder mehrere elektrische Maschinen aufweisen.
Um Verunreinigungen zwischen der Hydraulikflüssigkeit und dem Kältemedium in dem Klimakompressor 1 zu verhindern, ist in einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, ein„atmosphärisches Zwischenteil" zwischen der Kompressionskammer 18 und der Steuerdruckkammer 19 vorgesehen. So können beispielsweise in dem Gehäuse 2 eine oder mehrere Membranen zur Trennung der verschiedenen Medien vorgesehen sein. Auch ist es denkbar, die Kompressionskammer 18 und die Steuerdruckkammer 19 in unterschiedlichen, im Wesentlichen voneinander getrennten Gehäuseteilen vorzusehen, während in jedem der Gehäuseteile ein Teilkolben verschiebbar gelagert ist, und die Teilkolben wiederum über eine entsprechende Mechanik miteinander verbunden sind.

Claims

Ansprüche
1 . Klimakompressor (1 ) für ein Fahrzeug (24), insbesondere Kraftfahrzeug (25), mit einer Kompressionskammer (18), die einen Zulauf (7) für ein zu verdichtendes Kühlmedium und einen Ablauf (8) für das verdichtete Kühlmedium aufweist, wobei eine Wand der Kompressionskammer (18) wenigstens bereichsweise von einem translatorisch verlagerbaren Kolben (3) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) an seinem der Kompressionskammer abgewandten Ende zumindest einen Wandbereich einer Steuerdruckkammer (19) bildet.
2. Klimakompressor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (7) und/oder der Ablauf (9) an einem dem Kolben (3) fernen Endbereich (6) der Kompressionskammer (18) angeordnet/ausgebildet sind.
3. Klimakompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zulauf (7) und/oder dem Ablauf (8) jeweils ein Rückschlagventil (9,10) zugeordnet ist.
4. Klimakompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kolben (3) wenigstens eine Rückstellfeder (20) zugeordnet ist.
5. Klimakompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (20) als Schraubenfeder (21 ) ausgebildet und in der Kompressionskammer (18) angeordnet ist.
6. Klimakompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdruckkammer (19) in einen Hydraulikkreislauf (29), insbesondere einer Antriebsvorrichtung (26) eines Kraftfahrzeugs (25) einbindbar ist.
7. Klimakompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdruckkammer (19) einen Hochdruckan- schluss (12) und einen Niederdruckanschluss (13) für den Hydraulikkreislauf (29) aufweist.
8. Klimakompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Niederdruck- und/oder dem Hochdruckanschluss (12,13) jeweils ein schaltbares Ventil (14,15) zugeordnet ist.
9. Fahrzeug (24), insbesondere Kraftfahrzeug (25), mit einer Antriebsvorrichtung (26) und einer einen Klimakompressor (1 ) aufweisenden Klimatisierungseinrichtung (31 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Klimakompressor (1 ) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
10. Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdruckkammer (19) in einen Hydraulikkreislauf (29) der Antriebsvorrichtung (26) eingebunden ist.
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