Flexible Kältemittelleitungen für CO2-Fahrzeugklimaanlagen auf Metallschlauchbasis

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Flexible Kältemittelleitungen für CO2-Fahrzeugklimaanlagen auf Metallschlauchbasis

Burkhardt, Carlo / Balmer, Bert

Ab 2011 ist in der EU Kältemittel R134a in Fahrzeugklimaanlagen aufgrund seines hohes Treibhauspotenzials verboten. Beim Einsatz von R744 (CO2) als umweltfreundlicher Alternative zu R134a müssen die flexiblen Verbindungsleitungen, die zur Entkopplung von Bewegungen zwischen den motorfesten und chassisfesten Komponenten einer Fahrzeugklimaanlage eingesetzt werden, permeationsdicht sein. Die Firma Witzemann in Pforzheim berichtet über die Entwicklung von permeationsdichten Kältemittelschläuchen für die CO2-Fahrzeugklimaanlagen auf Basis von mehrschichtigen metallischen Wellschläuchen. Die flexiblen Leitungen basieren auf einem Metallschlauch, der als permeationsdichte Seele in einem mehrschichtigen Elastomerschlauch oder in einem metallischen Aufbau mit oder ohne Kunststoffzwischenschicht eingesetzt ist. Eine ausreichende Beständigkeit gegen Nasskorrosion wird durch die Verwendung von austenitischen Edelstählen mit hohem Chrom-, Nickel- und Molybdängehalt für den Wellschlauch, die Umflechtung und die Anschlussteile erreicht. Die Ermüdung wird als lebensdauerkritischer Schädigungsmechanismus erkannt. Die Prüfung der Schläuche auf Druckwechselprüfständen zeigt, dass ein an die speziellen Anforderungen angepasstes Wellenprofil zu einem im Hinblick auf Funktion und Kosten optimalen Kältemittelschlauch führt. Im Gegensatz zu den auftretenden Drücken sind die Verformungen der flexiblen Kältemittelschläuche für jeden Fahrzeugtyp unterschiedlich. Daher kommt der Betriebslastenermittlung große Bedeutung zu. Als geeignete Lebensdauerprüfung werden Betriebslastennachfahrversuche auf einem Mehrachsprüfstand beschrieben. Die meßtechnische Ermittlung der Verformungen in allen sechs Freiheitsgraden erfolgt meist im Rahmen des Programms der Fahrerprobung zur Freigabe des Gesamtfahrzeugs, wobei die Bauteilverformung bei typischen Fahrmanövern wie Anfahrvorgängen (vorwärts/rückwärts; normal/sportlich), Schalt- und Bremsvorgängen sowie auf Schlechtwegstrecken gemessen wird. Die Validierung der Kältemittelschläuche auf Komponentenlevel erfolgt dann im Betriebslastennachfahrversuch auf einem schnellen servo-hydraulischen Mehrachsprüfstand, bei dem die im Fahrbetrieb auftretenden Drücke und Verformungen realitätsnah nachgestellt werden.