Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Fahrzeugklimaanlagen werden stets auch unter dem Gesichtspunkt„Crash- Sicherheit" konzeptioniert. Ein hierbei zu berücksichtigender Aspekt ist, dass im Falle eines Crashs, bei dem Kältemittelleitungen oder einzelne Komponenten des Kältemittelkreislaufs beschädigt werden, kein oder nur möglichst wenig Kältemittel in den Fahrgastraum hinein austreten sollte.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf zu schaffen, der hinsichtlich der oben beschriebenen Sicherheitsaspekte eine vergleichsweise hohe Sicherheit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Antriebsmotor und einem Kältemittelkreislauf. Der Antriebsmotor kann in einem vorderhalb einer Fahrgastzelle befindlichen Motorraum untergebracht sein (Fahrzeug mit Frontmotor). Alternativ dazu könnte der Antriebsmotor auch in einem hinterhalb des Fahrgastraums befindlichen Motorraum angeordnet sein (Fahrzeug mit Heckmotor).

Der Kältemittelkreislauf weist - in Strömungsrichtung des Kältemittels betrachtet - einen Verdichter, einen Gaskühler, ein Expansionsorgan und einen Verdampfer auf.

Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass der Kältemittelkreislauf ein erstes Absperrorgan aufweist, das bei einem Crash des Fahrzeugs, bei dem der Kältemittelkreislauf beschädigt wird (z.B. Riss einer Kältemittelleitung, Zerstören einer Komponente des Kältemittelkreislaufs o.ä.), schließt. Gemäß der Erfindung ist das erste Absperrorgan in einem Bereich des Fahrzeugs angeordnet, in dem die Wahrscheinlichkeit, dass das erste Absperrorgan bei einem Crash beschädigt wird und ausfällt, vergleichsweise gering ist. Gemäß der Erfindung ist das erste Absperrorgan außerhalb eines zwischen dem Antriebsmotor und dem Verdampfer befindlichen Bereichs angeordnet.

Bei einem Fahrzeug mit Frontmotor ist der Verdampfer - in Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet - hinterhalb des Antriebsmotors angeordnet. Üblicherweise ist der Verdampfer - in Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet - hinter einer Stirnwand angeordnet, welche den Fahrgastraum vom Motorraum des Fahrzeugs trennt. Der Verdampfer ist üblicherweise in einem sog. Klimagerät untergebracht, welches bei einem Fahrzeug mit Heckantrieb im Bereich des Mitteltunnels oberhalb der Getriebeglocke angeordnet ist.

Wenn bei einem Crash der Verdampfer oder eine im Fahrgastraum befindliche Kältemittelleitung beschädigt werden sollte, schließt das erste Absperrorgan und begrenzt die über das Leck bzw. den beschädigten Verdampfer in den Fahrgastraum hinein ausströmende Kältemittelmenge.

Wie oben bereits angedeutet, wird gemäß der Erfindung ein „verbotener Bereich" definiert, der auch als „kritischer Bereich" bezeichnet werden könnte. Unter dem Begriff „verbotener Bereich" wird ein Bereich verstanden, in den hinein bei einem stärkeren Crash des Fahrzeugs der Antriebsmotor verschoben werden könnte.

Das erste Absperrorgan, welches im Falle einer Beschädigung des Kältemittelkreislaufs die austretende Kältemittelmenge begrenzen soll, ist gemäß der Erfindung außerhalb des „verbotenen Bereichs", d.h. in einem besonders crashsicheren Bereich angeordnet, d.h. in einem Bereich, in dem eine vergleichsweise geringe Wahrscheinlichkeit besteht, dass das erste Absperrorgan bei einem Crash des Fahrzeugs in seiner Funktion beschädigt wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das erste Absperrorgan ein Rückschlagventil, das Kältemittel in der üblichen Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs durchlässt und das in entgegengesetzter Richtung sperrt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Kältemittelkreislauf einen sog. Niederdruckbefüilanschluss auf, der in Strömungsrichtung des Kältemittels betrachtet nach dem ersten Absperrorgan angeordnet ist. Der Niederdruckbefüilanschluss ist definitionsgemäß auf einer Niederdruckseite in Bezug auf das Expansionsorgan des Kältemittelkreislaufs angeordnet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Kältemittelkreislauf ferner einen Akkumulator oder Sammler auf, der, in Strömungsrichtung des Kältemittels betrachtet, nach dem ersten Absperrorgan angeordnet ist und der insbesondere, in Strömungsrichtung des Kältemittels betrachtet, nach dem Niederdruckbefüilanschluss angeordnet ist. Das erste Absperrorgan hat somit insbesondere die Aufgabe, bei einer Beschädigung des Kältemittelkreislaufs ein Rück- bzw. Ausströmen von Kältemittel aus dem Akkumulator oder Sammler in Richtung des Expansionsorgans zu verhindern.

Die Sicherheit hinsichtlich einer Begrenzung der Menge ausströmenden Kältemittels kann weiter verbessert werden, wenn ein zweites Absperrorgan vorgesehen wird. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist - in Strömungsrichtung des Kältemittels betrachtet - das zweite Absperrorgan vor dem Verdampfer angeordnet. Im Falle eines Crashs, bei dem der Kältemittelkreislauf beschädigt wird, begrenzt oder verhindert das zweite Absperrorgan, dass Kältemittel von der Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs in Richtung Verdampfer strömt. Unter Sicherheitsaspekten wird vorgeschlagen, auch das zweite Absperrorgan außerhalb des „verbotenen Bereichs", d.h. außerhalb des zwischen dem Antriebsmotor und dem Verdampfer befindlichen Bereichs anzuordnen.

Vorzugsweise umfasst der„verbotene Bereich" mehr als nur den unmittelbar zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Verdampfer befindlichen Bereich. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der verbotene Bereich eine „Projektion des Antriebsmotors" in einer der Fahrtrichtung des Fahrzeugs entgegengesetzten Richtung (bei einem Fahrzeug mit Frontmotor) bzw. eine Projektion des Antriebsmotors in Fahrtrichtung des Fahrzeugs (bei einem Fahrzeug mit Heckmotor) definiert, wobei sowohl das erste als auch das ggf. vorgesehene zweite Absperrorgan außerhalb des durch die Projektion des Antriebsmotors definierten potenziellen Crash- Bereichs angeordnet ist.

Möchte man die Sicherheit noch weiter verbessern, so kann der potenzielle Crash-Bereich bzw. der verbotene Bereich noch größer definiert sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass, in einer Draufsicht auf das Fahrzeug betrachtet, der verbotene Bereich zusätzlich einen linken Bereich umfasst, der mit einer Längsrichtung des Fahrzeugs einen vorgegebenen Winkel einschließt und/oder einen rechten Bereich, der mit einer Längsrichtung des Fahrzeugs einen vorgegebenen Winkel einschließt, wobei sowohl das erste als auch das ggf. vorgesehene zweite Absperrorgan außerhalb des zusätzlichen linken bzw. rechten Bereichs angeordnet ist. Der vorgegebene Winkel kann z.B. 45° betragen.

Das zweite Absperrorgan kann durch ein absperrbares Expansionsorgan gebildet sein, d.h. das Expansionsorgan des Kältemittelkreislaufs kann als absperrbares Expansionsorgan ausgebildet sein. Alternativ dazu könnte das zweite Absperrorgan auch separiert vom Expansionsorgan sein und z.B. vor, insbesondere unmittelbar vor oder nach bzw. insbesondere unmittelbar nach dem Expansionsorgan angeordnet sein. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das zweite Absperrorgan elektrisch ansteuerbar, wobei vorgesehen sein kann, dass es geöffnet ist, wenn an dem zweiten Absperrorgan eine elektrische Spannung anliegt bzw. dass es geschlossen ist, wenn die Spannung unterhalb eine vorgegebene Spannung absinkt oder wenn das zweite Absperrorgan spannungslos ist. Ein derart konzipiertes zweites Absperrorgan ist ausfallsicher, d.h. es schließt, wenn die elektrische Spannung unter eine vorgegebene Spannung absinkt. Das Schließen des zweiten Absperrorgans kann bspw. durch eine mechanische Feder, welche in das zweite Absperrorgan integriert ist, bewirkt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Kältemittelkreislauf einen Hochdruckbefüllanschluss auf, der, in Strömungsrichtung des Kältemittels betrachtet, nach dem Gaskühler angeordnet ist. Wenn der Kältemittelkreislauf sowohl einen Niederdruckbefüllanschluss als auch einen Hochdruckbefüllanschluss aufweist, kann beim Befüllen des Kältemittelkreislaufs der Kältemittelkreislauf sehr gut evakuiert und mit Kältemittel befüllt werden.

Desweiteren kann ein sog. innerer Wärmetauscher vorgesehen sein. Ein zwischen dem Hochdruckbefüllanschluss und dem Expansionsorgan befindlicher erster Abschnitt des Kältemittelkreislaufs kann über den inneren Wärmetauscher thermisch mit einem zwischen dem Akkumulator und dem Verdichter befindlichen zweiten Abschnitt des Kältemittelkreislaufs gekoppelt sein.

Bei einem Fahrzeug mit Frontmotor kann der Gaskühler, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet, vorderhalb des Antriebsmotors in einem Motorraum des Fahrzeugs angeordnet sein.

Die oben bereits erwähnte Stirnwand, über die der Fahrgastraum vom Motorraum getrennt ist, weist vorzugsweise einen Durchgang auf, durch den sich eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung des Kältemittelkreislaufs erstreckt.

Wie bereits erwähnt, sind das erste und das ggf. vorgesehene zweite Absperrorgan außerhalb des sog. verbotenen Bereichs angeordnet. Das erste bzw. das zweite Absperrorgan können insbesondere in einem Bereich seitlich neben dem Antriebsmotor angeordnet sein.

Die Erfindung ist insbesondere für sog. C0 ₂ -Klimaanlagen geeignet, d.h. für Fahrzeuge mit Kältemittelkreisläufen, die von Kohlendioxyd durchströmt sind.

Zusammenfassend werden mit der Erfindung insbesondere folgende Vorteile erreicht:

- Die„Sicherheitsfunktion" zur Reduzierung der bei einem Fahrzeug-Crash potenziell in den Fahrgastraum ausströmenden Kältemittelmenge wird auch bei stärkeren Beschädigungen des Fahrzeugs bzw. des Kältemittelkreislaufs sichergestellt.

Die Gefahr der Entstehung eines potenziell kritischen„Kältemittel-Luft- Gemischs" wird begrenzt.

Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kältemittelkreislauf gemäß der Erfindung; und

Fig. 2 die Anordnung der wichtigsten Komponenten eines

Kältemittelkreislaufs gemäß der Erfindung in Bezug auf einen zwischen dem Antriebsmotor und dem Verdampfer befindlichen verbotenen Bereich.

Fig. 1 zeigt einen Kältemittelkreislauf 1 einer Fahrzeugklimaanlage. In üblicher Strömungsrichtung des Kältemittels betrachtet weist der Kältemittelkreislauf 1 einen Kältemittelverdichter (im Folgenden„Verdichter" genannt) 2, einen Gaskühler oder Kondensator 3, einen Hochdruckbefüllanschluss 4, einen inneren Wärmetauscher 5, ein absperrbares Expansionsorgan 6, einen Verdampfer 7, eine Absperreinrichtung 8, einen Niederdruckbefüllanschluss 9 und einen Akkumulator bzw. Sammler 10 auf.

Anstelle eines absperrbaren Expansionsorgans 6 kann auch eine Kombination aus einem Absperrventil und einem Expansionsorgan (welches nicht absperrbar ist), vorgesehen sein.

Bei der Absperreinrichtung 8 kann es sich bspw. um ein Rückschlagventil handeln, welches Kältemittel vom Verdampfer 7 in Richtung des Niederdruckbefüllanschlusses 9 durchläset und welches in umgekehrter Strömungsrichtung sperrt.

Ferner kann ein Drucksensor und ein Temperatursensor oder ein kombinierter Druck-/Temperatursensor vorgesehen sein. Dieser Sensor 1 1 kann bspw. zwischen der Hochdruckseite des Verdichters 2 und dem Gaskühler bzw. Kondensator 3 angeordnet und dazu vorgesehen sein, den Druck bzw. die Temperatur des Kältemittels zu messen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist ein zwischen dem Hochdruckbefüllanschluss 4 und dem absperrbaren Expansionsorgan 6 befindlicher erster Abschnitt des Kältemittelkreislaufs 1 über den inneren Wärmetauscher 5 thermisch mit einem zwischen dem Akkumulator 10 und dem Verdichter 2 befindlichen Seitenabschnitt des Kältemittelkreislaufs 1 gekoppelt.

Fig. 2 beschreibt eine vorteilhafte Anordnung der wesentlichen Komponenten des in Fig. 1 gezeigten Kältemittelkreislaufs in einem Fahrzeug. Das hier nicht näher dargestellte Fahrzeug weist einen Antriebsmotor 12 auf, bei dem es sich bspw. um einen Verbrennungsmotor handeln kann. Der Antriebsmotor 12 ist in einem Motorraum 13 des Fahrzeugs angeordnet. Der Motorraum 13 ist von einem Fahrgastraum 14 des Fahrzeugs durch eine sog. Stirnwand 15 baulich getrennt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Verdampfer 7 im Bereich der Fahrzeugmitte auf der dem Fahrgastraum 14 zugewandten Seite der Stirnwand 15 angeordnet. Der Verdampfer 7 kann in ein hier nicht näher dargestelltes Klimagerät integriert sein. Das Klimagerät kann bei einem heckgetriebenen Fahrzeug mit Frontmotor oberhalb der sich an die Rückseite des Antriebsmotors anschließenden Getriebeglocke (nicht dargestellt) angeordnet sein.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind das erste Absperrorgan (Rückschlagventil) 8, der Sammler bzw. Akkumulator 10, der innere Wärmetauscher 5, der Verdichter 2 und das zweite Absperrorgan, welches hier durch ein absperrbares Expansionsorgan 6 gebildet ist, seitlich neben dem Antriebsmotor angeordnet. Eine Vorlaufleitung 16 und eine Rücklaufleitung 17 des Kältemittelkreislaufs erstrecken sich vom Motorraum 13 durch eine Durchgangsöffnung 18, die in der Stirnwand 15 vorgesehen ist.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Fahrzeug. Ein zwischen einer Rückseite

19 des Antriebsmotors 12 und dem Verdampfer 7 befindlicher Mittelbereich

20 bildet einen Teil eines sog.„verbotenen Bereichs". Der Mittelbereich 20 ist definiert durch eine Projektion des Antriebsmotors 12 in einer Fahrtrichtung

21 des Fahrzeugs entgegengesetzten Richtung.

Zum verbotenen Bereich gehört ferner ein zusätzlicher linker Bereich 22 und ein rechter Bereich 23. Der linke und der rechte Bereich 22 bzw. 23 schließen mit einer Längsrichtung des Fahrzeugs einen Winkel p ein. D.h. der linke bzw. der rechte Bereich 22 bzw. 23 stehen seitlich von der Längsrichtung des Fahrzeugs ab.

Der Winkel p des linken und/oder des rechten Bereichs kann z.B. 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15° oder 10° betragen.

Der linke Bereich 22, der rechte Bereich 23 und der Mittelbereich 20 zusammen genommen definieren den bereits erwähnten „verbotenen Bereich". Dieser Bereich wird als „verbotener Bereich" bezeichnet, da bei einem starken Crash des Fahrzeugs der Antriebsmotor 12 in diesen Bereich hinein verschoben werden könnte. Komponenten, welche sich in diesem Bereich befinden, könnten somit bei einem starken Crash des Fahrzeugs beschädigt werden.

Wie bereits erwähnt, sind die beiden Absperrorgane 6, 8 von zentraler Bedeutung, was den Austritt von Kältemittel in den Fahrgastraum 14 hinein anbelangt. Dementsprechend sind die Absperrorgane 6, 8 außerhalb des verbotenen bzw. kritischen Bereichs, der durch die Bereiche 22, 23 und 20 gebildet ist, angeordnet.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Absperrorgane 6, 8 seitlich neben einem hinteren Bereich des Antriebsmotors 12 angeordnet. In diesem Bereich ist die Wahrscheinlichkeit äußerst gering, dass die Absperrorgane 6, 8 bei einem Crash des Fahrzeugs beschädigt werden. Wenn bei einem Crash des Fahrzeugs der Kältemittelkreislauf 1 beschädigt wird, schließen die beiden Absperrorgane 6, 8 und begrenzen somit die Kältemittelmenge, welche in Richtung des Fahrgastraums 14 aus dem Kältemittelkreislauf ausströmen kann. Das Rückschlagventil 8 verhindert insbesondere, dass Kältemittel aus dem Akkumulator bzw. Sammler zurück in Richtung Verdampfer 7 bzw. Fahrgastraum 14 strömt. Das bei einem Crash schließende absperrbare Expansionsorgan 6 verhindert, dass Kältemittel von der Hochdruckseite des Verdampfers 2 bzw. von dem Gaskühler 3 in Richtung des Verdampfers 7 bzw. des Fahrgastraums 14 strömt.