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Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage, die
insbesondere dazu bestimmt ist, klimatisierte oder
aufbereitete Luft in den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs
zu leiten.
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Eine Klimaanlage umfaßt herkömmlicherweise, wie sie
etwa in der GB-A-743888 beschrieben wird, einen
Kompressor, einen Kondensator, ein Druckminderventil und
einen Verdampfer, die miteinander verbunden sind, um
einen geschlossen Kreislauf zu bilden, durch den ein
Kältemittel strömt, sowie einen Ventilator, der einen
Luftstrom durch den Kondensator leiten kann, wobei
diese Klimaanlage ein vormontiertes Modul enthält,
das den Kompressor, den Kondensator, den Ventilator
und den gemeinsamen Elektromotor sowie
Anschlußleitungen an den Verdampfer und an das Druckminderventil
umfaßt.
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Diese Anlage kann in ein Kraftfahrzeug mit
Verbrennungsmotor eingebaut werden, der durch einen
Kühlradiator gekühlt wird, durch den ein Luftstrom strömt,
der durch den Ventilator des Kondensators geliefert
wird.
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Der Kompressor leitet das Kältemittel im gasförmigen
Zustand in den Kondensator, wo dieses Kältemittel
durch den Wärmetaustausch mit dem durch den
Ventilator in Umlauf gebrachten Luftstrom gekühlt und
verflüssigt wird. Das so verflüssigte Kältemittel fließt
anschließend im flüssigen Zustand gegebenenfalls
durch eine Entwässerungsflasche, bevor sich sein
Druck im Druckminderventil verringert, das im
allgemeinen am Einlaß des Verdampfers angeordnet ist. Im
Verdampfer verdampft das Kältemittel unter Aufnahme
von Wärme aus einem durch ein Gebläse in Umlauf
gebrachten Luftstrom, woraufhin es im gasförmigen
Zustand zum Kompressor zurückströmt. Die im Verdampfer
gekühlte und durch das Gebläse in Umlauf gebrachte
Luft wird in den Fahrgastraum eingeleitet.
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In dem Fall, in dem eine solche Klimaanlage in einem
herkömmlichen, durch einen Verbrennungsmotor
angetriebenen Kraftfahrzeug eingebaut ist, wird der
Kompressor im allgemeinen durch den Fahrzeugmotor über
eine mechanische Kraftübertragung, beispielsweise mit
Riemen und Riemenscheiben, und mittels einer Kupplung
angetrieben, die durch eine entsprechende Einheit
betätigt wird. Der Ventilator wird wiederum durch einen
Elektromotor angetrieben, der speziell für ihn
vorgesehen ist.
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Diese bekannte Lösung hat den Nachteil, daß sie eine
platzaufwendige Kraftübertragung zwischen dem
Fahrzeugmotor und dem Kompressor erfordert. Außerdem
besteht die Notwendigkeit, den Kompressor in der Nähe
des Fahrzeugmotors anzuordnen.
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Im Falle von Kraftfahrzeugen mit Elektromotoren oder
bei bestimmten herkömmlichen Kraftfahrzeugtypen mit
Verbrennungsmotor wird der Kompressor durch einen
Elektromotor angetrieben, woraus sich die
Notwendigkeit ergibt, eine ausreichende elektrische Leistung
vorzusehen.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Klimaanlagen
besteht darin, daß sie im wesentlichen für den Einbau
in Kraftfahrzeugen bei deren Montage auf den
Fertigungsbändern konzipiert sind.
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Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde,
die vorgenannten Nachteile zu beseitigen.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere
darin, eine Klimaanlage mit platzsparendem Aufbau
vorzuschlagen, die an einer Stelle einzubauen ist, die vom
Motor des Kraftfahrzeugs entfernt sein kann.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin,
eine solche Klimaanlage vorzuschlagen, die sich leicht
in einem Kraftfahrzeug einbauen läßt, was entweder
bei seiner Fertigung an einem Montageband oder auch
nachträglich erfolgen kann.
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Darüber hinaus besteht eine Aufgabe der Erfindung
darin, eine solche Klimaanlage vorzuschlagen, die
sowohl für herkömmliche Kraftfahrzeuge, die durch einen
Verbrennungsmotor angetrieben werden, als auch für
Kraftfahrzeuge mit Antrieb durch einen Elektromotor
geeignet ist.
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Dazu schlägt die Erfindung eine Klimaanlage der
eingangs genannten Art vor, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß der Kühlradiator ebenfalls ein Bestandteil
des vormontierten Moduls ist.
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Die erfindungsgemäße Klimaanlage hat außerdem den
Vorteil, daß sie leicht auch nachträglich in einem
Kraftfahrzeug, nach seiner Fertigung, installiert
werden kann. Dieses vormontierte Modul kann an jeder
geeigneten Stelle des Fahrzeugs eingebaut werden,
nicht nur unter der Motorhaube, sondern
gegebenenfalls auch im Kofferraum.
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Darüber hinaus kann entweder auf eine platzaufwendige
Kraftübertragung zwischen dem Fahrzeugmotor und dem
Kompressor oder auf einen zweiten Elektromotor,
insbesondere im Fall von Fahrzeugen mit Elektroantrieb,
verzichtet werden.
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Da ein und derselbe Elektromotor den Kompressor und
den Ventilator antreibt, kann die so gebildete
Baueinheit in der Nähe des Kondensators und daher an
einer geeigneten Anbringungsstelle angeordnet werden,
die sich nicht notwendigerweise in unmittelbarer Nähe
des Fahrzeugmotors befinden muß.
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Eine derartige Klimaanlage weist jedoch, was die
Leistungen betrifft, eine kohärente Funktionsweise auf.
Wenn der Leistungsbedarf der Klimaanlage eine
Verringerung des Durchsatzes des Kompressors verlangt, kann
sowohl die Geschwindigkeit des Kompressors als auch
die des Ventilators verringert werden. Mit anderen
Worten: Die Leistung des Kompressors wird
gleichzeitig angepaßt.
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Nach einem anderen Merkmal der Erfindung umfaßt
dieses vormontierte Modul eine Halterung, auf der der
Kompressor, der Kondensator, der Ventilator und der
Elektromotor angebracht sind.
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Dieses vormontierte Modul kann auch eine
Entwässerungsflasche enthalten, wobei sich diese zwischen dem
Kondensator und dem Druckminderventil befindet.
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Die erfindungsgemäße Klimaanlage eignet sich sowohl
für Kraftfahrzeuge, die durch einen Verbrennungsmotor
angetrieben werden, als auch für Fahrzeuge mit
Antrieb durch einen Elektromotor.
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Die Klimaanlage umfaßt vorteilhafterweise einen
anderen Ventilator, der einen Luftstrom durch den
Kühlradiator und den Kondensator liefern kann, wobei dieser
zweite Ventilator durch einen unabhängigen
Elektromotor angetrieben wird.
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Dieser zweite Ventilator gehört vorteilhafterweise zu
dem vormontierten Modul und wird daher ebenfalls auf
der gemeinsamen Halterung angebracht.
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Der gemeinsame Elektromotor umfaßt vorteilhafterweise
zwei Wellenzapfen, die den Kompressor bzw. den
Ventilator antreiben können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
umfaßt die Klimaanlage ein dichtes Gehäuse, in dem
der Kompressor und der gemeinsame Elektromotor
untergebracht sind, wodurch jede Gefahr eines
Kältemittelaustritts ausgeschlossen wird, dessen Folgen
schädlich für die Umwelt wären.
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Nach einem anderen Merkmal der Erfindung enthält das
dichte Gehäuse außerdem einen Teil einer
Magnetkupplung, der drehfest mit einem der beiden Wellenzapfen
verbunden ist, während ein anderer Teil der Kupplung
außerhalb des Gehäuses angeordnet und drehfest mit
dem Ventilator verbunden ist.
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Dadurch können der Motor und seine Antriebswelle
vollständig im Innern des dichten Gehäuses
untergebracht werden, so daß auf die Verwendung von
Wellendichtringen verzichtet werden kann, die eine Ursache
für einen Kältemittelaustritt bilden könnten.
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In der nachfolgenden, als Beispiel angeführten
Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug
genommen. Darin zeigen im einzelnen:
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- Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
Klimaanlage, die insbesondere, aber nicht ausschließlich
für ein Fahrzeug mit Elektromotor bestimmt ist;
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- Fig. 2 eine schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Klimaanlage, die für ein Fahrzeug mit
Verbrennungsmotor bestimmt ist; und
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- Fig. 3 eine als Axialschnitt ausgeführte
Teilansicht einer Baueinheit, die zu der Klimaanlage von
Fig. 1 oder von Fig. 2 gehören kann, wobei diese
Baueinheit einen gemeinsamen Elektroantriebsmotor
sowie einen Kompressor und einen Ventilator umfaßt.
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Die in Fig. 1 dargestellte Klimaanlage umfaßt einen
Kompressor 10, einen Kondensator 12, eine
Entwässerungsflasche 14, ein Druckminderventil 16 und einen
Verdampfer 18, die miteinander verbunden sind, um
einen geschlossenen Kreislauf zu bilden, der in dieser
Reihenfolge (Pfeile F1) von einem Kältemittel
durchströmt wird.
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Die Klimaanlage ist teilweise in Form eines
vormontierten Moduls 20 ausgeführt, das eine Halterung 22
umfaßt, auf der der Kondensator 12 angebracht ist.
Auf der Halterung 22 ist außerdem ein Elektromotor 24
für den gleichzeitigen Antrieb des Kompressors 10 und
eines Ventilators 26 angebracht, der einen Luftstrom
durch den Kondensator 12 strömen lassen kann, wie
dies durch die Pfeile F2 angedeutet wird. Die
Halterung 22 trägt außerdem eine Entwässerungsflasche 14,
die, bezogen auf die Strömungsrichtung des
Kältemittels (Pfeile F1), unmittelbar hinter dem Kondensator
12 angeordnet ist.
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Der Kompressor 10 ist mit dem Kondensator 12 durch
eine Leitung 28 verbunden, während der Kondensator
selbst durch eine Leitung 30 mit der
Entwässerungsflasche 14 verbunden ist.
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Das vormontierte Modul 20 besteht somit aus der
Halterung 22, aus der durch den gemeinsamen Motor 24,
den Kompressor 10 und den Ventilator 26 gebildeten
Baueinheit, dem Kondensator 12, der
Entwässerungsflasche 14 sowie aus den Leitungen 28 und 30.
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Das so gebildete Modul ist mit dem Verdampfer 18
durch eine Einlaßleitung 32 und mit dem
Druckminderventil 16 durch eine Auslaßleitung 34 verbunden. Das
Druckminderventil 16 befindet sich in unmittelbarer
Nähe des Verdampfers 18 und ist mit diesem durch eine
Leitung 36 verbunden.
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Der Verdampfer 18 ist mit einem Luftgebläse 38
verbunden, das Luft durch den Verdampfer leiten und
anschließend in den Fahrgastraum H eines Kraftfahrzeugs
einleiten kann, wie dies durch die Pfeils F3
angedeutet wird.
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In dieser Klimaanlage befördert der Kompressor 10 das
Kältemittel im gasförmigen Zustand zum Kondensator
12, in dem dieses Kältemittel durch Wärmeaustausch
mit der durch den Ventilator 26 in Umlauf gebrachten
Luft gekühlt und verflüssigt wird. Das verflüssigte
Kältemittel strömt durch die Entwässerungsflasche 14,
bevor sich sein Druck im Druckminderventil 16
verringert, woraufhin es in den Verdampfer 18 geleitet
wird, in dem es verdampft, wobei es Wärme von der
durch das Gebläse 38 in Umlauf gebrachten Luft
aufnimmt. Die so gekühlte Luft wird durch das Gebläse 38
in den Fahrgastraum H eingeleitet.
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Es dürfte verständlich sein, daß das Modul 20 an Bord
eines Kraftfahrzeugs entweder bei seiner Fertigung
oder nachträglich eingebaut werden kann, wobei sich
dieses Modul an jeder geeigneten Stelle des
Kraftfahrzeugs und nicht notwendigerweise in unmittelbarer
Nähe des Fahrzeugmotors anbringen läßt.
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Die Klimaanlage von Fig. 1 eignet sich insbesondere
für Fahrzeuge mit Antrieb durch einen Elektromotor;
sie läßt sich aber auch an herkömmliche Fahrzeuge
an
passen, die durch einen Verbrennungsmotor angetrieben
werden.
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Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine
erfindungsgemäße Klimaanlage in einer anderen
Ausführungsvariante darstellt, die insbesondere für
Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor geeignet ist.
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Die Klimaanlage von Fig. 2 umfaßt Elemente, die sie
mit der Anlage von Fig. 1 gemeinsam hat, wobei diese
gemeinsamen Elemente jeweils durch die gleichen
Bezugsnummern bezeichnet werden.
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Das Modul 20 der Anlage von Fig. 2 umfaßt außerdem
einen Radiator 40, der zur Kühlung des
Verbrennungsmotors des Fahrzeugs dient, das mit der Anlage
ausgerüstet ist. Der Radiator 40 ist auf der Halterung 22
angebracht und in der Nähe des Kondensators 12
angeordnet, das heißt hinter diesem, bezogen auf die
Strömungsrichtung der Luft (Pfeile F2).
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Das Modul 20 umfaßt darüber hinaus einen zweiten
Ventilator 42, der durch einen unabhängigen Elektromotor
44 angetrieben wird, der auf der Halterung 22
angebracht ist.
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Wenn die Klimaanlage nicht benutzt wird, ist der
gemeinsame Motor 24 daher abgeschaltet, und der
Ventilator 26 läuft nicht. Der zweite Ventilator 42 wird
hingegen gegebenenfalls angetrieben, um Luft durch
den Radiator 40 und durch den Kondensator 12 strömen
zu lassen, während dieser Kondensator nicht vom
Kältemittel durchströmt wird.
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Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, die eine
Baueinheit 46 darstellt, die durch die Verbindung eines
gemeinsamen Motors 24, eines Kompressors 10 und eines
Ventilators 26 gebildet wird.
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Die Baueinheit 46 umfaßt ein Gehäuse 48, das durch
eine zylindrische Wand 50, von der ein Boden 52
ausgeht, und durch einen Deckel 54 gebildet wird, der
aus einem nichtmagnetischen Werkstoff ausgeführt und
in der Nähe des freien Endes der zylindrischen Wand
50 dicht befestigt ist.
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Der Boden 52 ist mit einem Einlaßstutzen 56, der über
die Leitung 32 an den Verdampfer 18 angeschlossen
werden kann, und mit einem Auslaßstutzen 58 versehen,
der sich über die Leitung 34 an den Kondensator 12,
genauer gesagt: an die Entwässerungsflasche 14,
anschließen läßt.
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Der Motor 24 ist vollständig im Innern des Gehäuses
48 untergebracht, und er umfaßt eine Welle 60, die
sich in einer Richtung XX erstreckt und zwei
Wellenzapfen 62 und 64 aufweist, die in der Nähe des Bodens
52 bzw. in der Nähe des Deckels 54 angeordnet sind.
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Die Welle 60 ist fest mit einem Läufer 66 verbunden,
der von Permanentmagneten 68 umgeben ist. Am
Wellenzapfen 64 ist ein Kommutator 70 angebracht, der mit
Kohlebürsten 72 zusammenwirken kann, die jeweils
durch eine Feder 74 beaufschlagt werden.
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Am Wellenzapfen 62 der Welle 60 ist ein
Pumpenflügelrad 76 mit Flügeln 78 angebracht, die sich in
radialen Ausnehmungen des Flügelrads bewegen. Die Flügel
78 bewegen sich in einer außermittigen Kammer 80, um
die Verdichtung des Kältemittels im gasförmigen
Zustand zu bewirken, das durch den Stutzen 56 einströmt
und durch den Stutzen 58 wieder ausströmt.
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Der Wellenzapfen 64 der Welle 60 dreht sich in einem
Lager 82, das am Deckel 54 angebracht ist und durch
eine Welle 84 verlängert wird. An der Welle 84 ist
eine Nabe 86 drehbar gelagert, die den Ventilator 26
trägt.
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Der Ventilator 26, der sich außerhalb des Gehäuses
befindet, wird durch den Motor mittels einer
Magnetkupplung 88 angetrieben. Diese umfaßt einen Läufer
90, der im Innern des Gehäuses angeordnet ist und
Magnete 92 trägt. Diese Magnete 92 könnten magnetisch,
durch den Deckel 54 aus nichtmagnetischem Material
hindurch, mit Magnetkupplungselementen 94
zusammenwirken. Diese Elemente 94 sind auf der anderen Seite
des Deckels 54 angeordnet und auf einem Läufer 96
angebracht, der drehfest mit der Nabe 86 verbunden ist.
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Die Magnetkupplung ist somit durch den dichten Deckel
54 hindurch ausgeführt.
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Da der Motor 24 und der Kompressor 10 dicht
verschlossen in einem dichten Gehäuse eingebaut sind,
ist es nicht notwendig, Wellendichtringe vorzusehen.
Dadurch werden die Risiken von umweltschädlichen
Kältemittelaustritten minimiert.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf die vorstehend
als Beispiel beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt, sondern sie erstreckt sich auch auf andere
Varianten.
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Die Anlage kommt hauptsächlich bei Kraftfahrzeugen
zur Anwendung.