Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelverdichter gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kältemittelverdichter der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie weisen mindestens einen Kolben auf, der in der Zylinderbohrung eines Zylinderblocks beweglich gelagert ist. Des Weiteren ist ein Zylinderkopf vorgesehen, der einen Saugraum und einen Druckraum umfasst, die üblicherweise ringförmig ausgebildet sind und koaxial zu einer gedachten Mittelachse des Kältemittelverdichters zueinander angeordnet sind. Der Kältemittelverdichter weist einen Triebraum auf, in dem ein Schwenkelement angeordnet ist, welches durch die Drehung einer Antriebswelle eine Bewegung des Kolbens in der Zylinderbohrung bewirkt, wodurch der Kolben aus dem Saugraum durch eine Ventilplatte hindurch Kältemittel ansaugt und anschlie- ßend in einen Druckraum durch die Ventilplatte wieder ausstößt. Kältemittelverdichter weisen zur Regelung des Triebraumdrucks ein Regelventil auf, welches ein Ventilgehäuse und ein darin beweglich gelagertes Ventilelement, der mit einem Ventilmagneten zusammenwirkt, umfasst. Das Regelventil regelt, wie viel Kältemittel in den Triebraum strömt und damit auch, ob das Schwenkelement mehr oder weniger weit ausgelenkt wird, wodurch sich der Kolbenhub in der Zylinderbohrung und damit die Fördermenge des Kältemittelverdichters ändert. Das Regelventil ist üblicherweise mit dem Triebraum, dem Saugraum und/oder mit dem Druckraum verbunden. Zu diesem Zweck ist das Regelventil in eine im Zylinderkopf eingebrachte Bohrung patronenartig eingesetzt. Die bekannten Kältemittelverdichter weisen im Wesentlichen zwei Probleme auf: Zum einen un- terliegt das Regelventil beziehungsweise das Ventilelement einer bestimmten Haftreibung, die sich negativ auf den gesamten Tempe- raturregelkreis des Fahrzeugs auswirkt. Zur Vermeidung dieses Problems wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, das Ventil- element durch ein sogenanntes „Littering" anzuregen, sodass die Haftreibung überwunden wird. Hierzu wird üblicherweise ein pulsierendes elektrisches Signal mit einer sogenannten „Littering Frequenz" an das Regelventil angelegt, die üblicherweise kleiner als 50 Hz ist. Sobald jedoch größere Ansteuerfrequenzen zum Betrieb des Regelventils zwingend vorgegeben sind, kommt eine derartige Anregung des Ventilelements nicht in Frage, da das bewegliche Ventilelement durch seine Masse höheren Frequenzen nicht folgen kann. Zum anderen tritt bei den bekannten Kältemittelverdichtern der kritische Zustand beim Betrieb im Fahrzeug durch ein Erhöhen der Mo- tordrehzahl bei Maximalhub der Kolben auf. In diesem Fall kommt es zu maximalen Druckspitzen, die eine Vibration des gesamten Kältemittelverdichters zur Folge haben und die es daher zu minimieren gilt. Unter einer Druckspitze wird im Folgenden allgemein eine extreme Ausprägung eines Drucks verstanden, der im Saugbereich des Kältemittelverdichters ein besonders niedriger Druck und im Druckbereich ein besonders hoher Druck sein kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kältemitteldichter zu schaffen, der die oben genannten Nachteile vermeidet, der also insbesondere eine minimierte Haftreibung des beweglichen Ventilelements im Regelventil aufweist und bei dem im kritischen Zustand des Kältemittelverdichters Druckspitzen minimiert werden, ohne größere konstruktive Änderungen am Regelventil vornehmen zu müssen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Kältemittelverdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass ein Abgriff des Regelventils in dem Saug- und/oder Druckraum an einem Ort maximal auftretender Druckspit- zen des Kältemittels angeordnet ist. Auf diese Weise werden auftretende Druckspitzen sowohl im Druck- als auch im Saugraum des Kältemittelverdichters direkt in den Abgriff des Regelventils geleitet, sodass einerseits die Druckspitzen durch Eingriff des Regelventils minimiert werden und andererseits diese in dem Regelventil für Vib- rationen sorgen, welche die Haftreibung des beweglichen Ventilelements in dem Regelventil minimieren. Auf diese Weise wird statt einer elektrischen Anregung zur Vibration des beweglichen Ventilelements eine pneumatische Anregung durch die Druckspitzen des Kältemittels im kritischen Zustand des Kältemittelverdichters erzeugt. Die zu vermeidenden Druckspitzen des Kältemittelverdichters werden in vorteilhafter Weise dazu verwendet, die Haftreibung des Regelventils zu überwinden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Abgriff des Regelventils das offene Ende eines Leitungs- elements ist, das in den Saug- oder Druckraum hineinragt. Auf diese Weise kann der Eingang des Regelventils gezielt an einem Ort der maximal auftretenden Druckspitzen sowohl im Druck- als auch im Saugraum positioniert werden, sodass eine optimale Absorption der Druckspitzen zur optimalen Nutzung im Regelventil sichergestellt ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Abgriff die Öffnung einer Bohrung in dem Saug- und/oder Druckraum ist. Auf diese Weise kann auf das verlängernde Leitungselement verzichtet werden, sodass also ledig- lieh die mit dem Regelventil verbundene Bohrung derart positioniert wird, dass die Druckspitzen auf die Öffnung der Bohrung auftreffen und dadurch ebenfalls eine effektive Absorption der Druckspitzen gegeben ist.

Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Abgriff des Regelventils nahe der die Zylinderbohrung mit dem Druck- oder Saugraum verbindenden Öffnung in der Ventilplatte angeordnet ist. An dieser Position treten die Druckspitzen bevorzugt auf, sodass an diesen Orten eine optimale Positi- onierung des Abgriffs gegeben ist.

Auch wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass der Abgriff des Regelventils in den Strömungsverlauf des Kältemittels ragt, sodass im Falle einer auftretenden Druckspitze, diese direkt in den Abgriff geleitet wird.

Schließlich wird noch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Abgriff des Regelventils in dem Saug- und/oder Druckraum am Ort der Pulsation des Kältemittels angeordnet ist. Bei der Pulsation ist eine zeitlich große Änderung des Drucks gegeben, die ebenfalls unterdrückt werden soll und die durch die entsprechende Positionierung des Regelventilabgriffs in vorteilhafter Weise zu dem Regelventil weitergeleitet werden kann.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Teils eines Kältemittelverdichters 1. Er weist einen Zylinderblock 3 und einen Zylinderkopf 5 auf. In dem Zylinderblock 3 ist wenigstens eine Zylinderbohrung 7 vorgesehen, in der ein Kolben 9 beweglich gelagert ist. Der Kolben 9 ist mittels eines hier nicht dargestellten Schwenkelements, welches in einem ebenfalls nicht erkennbaren Triebraum des Kältemittelverdichters 1 angeordnet ist und von einer Antriebswelle angetrieben wird, in der Zylinderbohrung 7 verlagerbar, sodass er in einen in dem Zylinderkopf 5 angeordneten Druckraum 11 Kältemittel durch eine Ventilplatte 13 ausstoßen und aus einem Saugraum 15 Kältemittel durch die Ventilplatte 13 ansaugen kann. Die Anordnung des Druckraums 11 und des Saugraums 15 sind hier willkürlich gewählt. Denkbar ist auch, dass der in der Figur dargestellte Saugraum 15 als Druckraum fungiert und analog umgekehrt.

Die Figur macht deutlich, dass in dem Zylinderkopf 5 ein Regelventil 17 angeordnet ist, welches einen Ventilgehäuse 19 und ein darin angeordnetes, hier nicht erkennbares bewegliches Ventilelement aufweist. Das Regelventil 17 ist in einer in den Zylinderkopf 5 eingebrachten Bohrung 21 gelagert, die ihrerseits über Bohrungen mit dem Triebraum, dem Saugraum 15 und/oder mit dem Druckraum 11 verbunden ist, von denen hier nur eine mit dem Saugraum 15 ver- bundene Bohrung 23 erkennbar ist.

Das Regelventil 17 weist einen Abgriff 25 auf, der hier durch das offene Ende eines Leitungselements 27 gebildet wird, welches in den Saugraum 15 hineinragt. Der Abgriff 25 des Regelventils 17 ist in dem Saugrum 15 an einem Ort der auftretenden Druckspitzen des Kältemittels angeordnet, also dort, wo zeitweise ein besonders niedriger Druck herrscht. Üblicherweise befindet sich dieser Ort in der Nähe einer Öffnung 29 der Ventilplatte 13, welche die Zylinderboh- rung 7 mit dem Saugraum 15 verbindet und durch die das Kältemittel von dem Kolben 9 in die Zylinderbohrung 7 angesaugt wird.

Sobald der Kolben 9 einen Saughub ausführt und ein Ventilfinger 31 von der Ventilplatte 13 durch den Saugdruck des Kolbens 9 abhebt, wird Kältemittel aus dem Saugraum 15 durch die Öffnung 29 angesaugt, wodurch eine negative Druckspitze, also ein besonders niedriger Druck, in der Nähe der Öffnung 29 des Kältemittelverdichters 1 auftritt. Gleiches gilt für den Druckraum 11 , in dem beim Ausstoßen des Kältemittels Drucküberhöhungen auftreten.

Wenn der Abgriff 25 an dem Ort in dem Saug- und/oder Druckraum angeordnet ist, an dem die maximalen Druckspitzen auftreten, treffen diese direkt auf den Abgriff 25 und werden von dort aus durch das Leitungselement 27, die Bohrung 23 zu dem Regelventil 17 geleitet und lösen dort Vibrationen aus, welche die Haftreibung des beweglichen Ventilelements in dem Ventilgehäuse 19 zumindest verringert. Die unerwünschten Druckspitzen, die bei Drehzahländerungen des Kältemittelverdichters besonders ausgeprägt sein können, werden dabei reduziert, sodass eine Vibration des gesamten Kältemittelverdichters vermieden wird.

Die Figur zeigt die Erfindung lediglich für den Abgriff 25 im Saugbereich 15. Gleiches gilt jedoch auch für einen nicht dargestellten Abgriff des Regelventils 17 im Druckbereich 11. Auch hier muss der Abgriff am Ort der maximal auftretenden Druckspitzen des Kältemittels angeordnet sein, die im Druckraum 11 durch einen besonders hohen Druck des Kältemittels gekennzeichnet ist, welcher insbesondere durch Drehzahländerungen beim Betrieb des Kältemittelverdichters ausgelöst werden kann. Das Leitungselement 27 muss nicht gerade ausgebildet sein, denkbar ist es auch ein gebogenes Leitungselement in dem Zylinderkopf 5, insbesondere in dem Saugraum 15 und/oder in dem Druckraum 11 vorzusehen, sodass der Abgriff 25 an dem Ort der maximal auf- tretenden Druckspitzen angeordnet ist.

Das Leitungselement 27 kann ferner auf verschiedene Art und Weise mit der Bohrung 23 in Eingriff gebracht werden. Beispielsweise kann es, wie in der Figur dargestellt ist, bereichsweise in die Bohrung 23 eingeführt werden, die in diesem Bereich einen größeren Durchmesser aufweisen kann.

Der Abgriff 25 ist vorzugsweise nicht nur am Ort der maximal auftretenden Druckspitzen angeordnet, sondern auch derart bezüglich des Strömungsverlaufs des Kältemittels ausgerichtet, dass die Druckspritzen direkt in der den Abgriff 25 darstellende Öffnung des Lei- tungselements 27 wirksam werden kann. Der Abgriff 25 ist also vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Kältemittels ausgerichtet, er ragt demnach in den Strömungsverlauf des Kältemittels.

Das Leitungselement 27 ist nicht zwingend notwendig, vielmehr ist es auch denkbar, dass die Mündungsöffnung der Bohrung 23 in dem Saugraum 15 dort vorgesehen ist, wo eine Druckspitze maximal auftritt. Dies ist insbesondere in der Nähe der Öffnung 29 der Fall. Im Übrigen ist auch die Mündungsöffnung der Bohrung 23 vorzugsweise so angeordnet, dass sie im Strömungsverlauf des Kältemittels ange- ordnet ist. Auf diese Weise kann eine auftretende Druckspitze direkt an der Mündungsöffnung wirksam werden. Gleiches gilt selbstver- ständlich auch für eine in dem Druckraum 11 angeordnete Mündungsöffnung einer mit dem Regelventil verbundenen Bohrung.

Es sei hier noch einmal darauf hingewiesen, dass mit maximal auftretender Druckspitze jedwede extrem Ausprägung des Kältemittel- drucks gemeint ist, also sowohl positive Druckspitzen im Druckraum 11 und auch negative Druckspitzen im Druckraum 15, bei denen also eine Druckabsenkung auftritt.

Zur optimalen Anordnung der mit dem Saug- und Druckraum verbundenen Bohrungen, sodass also deren Mündungsöffnungen an einem Ort maximaler Druckspitzen angeordnet sind, kann das Regelventil 17 auch abweichend von der in der Figur dargestellten Lage beispielsweise mittels einer schräg verlaufenden Bohrung 21 in dem Kältemittelverdichter 1 angeordnet sein.

An dem Ort, an dem der Druck in möglichst extremer Ausprägung vorliegt, ist für den Fall einer auftretenden Druckspitze auch eine große zeitliche Änderung des Drucks gegeben, die eine Pulsation des Kältemittels darstellt. Auch an dem Ort dieser Pulsation des Kältemittels ist der Abgriff 25 des Regelventils 17 vorzugsweise angeordnet.

Insgesamt zeigt sich, dass die vorliegende Erfindung die Nachteile der maximalen Druckspitzen bei einer Drehzahländerung des Kältemittelverdichters ausnutzt, um Vibrationen im Regelventil zu erzeugen, welche eine Haftreibung durch die Anregung des beweglichen Ventilelements wirksam vermeiden. Gleichzeitig werden dadurch die Druckspitzen sowohl im Saugbereich 15 also auch im Druckbereich 11 reduziert, sodass Vibrationen des gesamten Kältemittelverdichters 1 reduziert werden. Bezuqszeichenliste

I Kältemittelverdichter 3 Zylinderblock

5 Zylinderkopf 7 Zylinderbohrung

9 Kolben

I 1 Druckraum 13 Ventilplatte 15 Saugraum 17 Regelventil

19 Ventilgehäuse

21 Bohrung

23 Bohrung

25 Abgriff 27 Leitungselement

29 Öffnung

31 Ventilfinger