DE10315781B4

DE10315781B4 - Verdrängungssteuerventil für einen verstellbaren Kompressor, Kompressor mit einem solchen Ventil und Verfahren zur Herstellung solcher Kompressoren

Info

Publication number: DE10315781B4
Application number: DE10315781A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Isesaki Takai
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2023-04-08
Also published as: DE10362313B4; US6902379B2; JP2003301773A; JP4031945B2; US20030190238A1; DE10362313B8; DE10315781A1

Abstract

Verdrängungssteuerventil (100) zur Verwendung in einem verstellbaren Kompressor, wobei die Verdrängung des Kompressors durch Schließen oder öffnen eines Steuerpfades zwischen einer Auslasskammer oder einer Ansaugkammer und einer Kurbelkammer verändert wird, wobei das Ventil folgende Bauteile aufweist:
einen Ventilkörper (5a) zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades,
eine Steuerstange (105b, 104), und
einen Stangendurchlass (7a, 1c), der die Steuerstange aufnimmt, wobei ein erstes Ende der Steuerstange an dem Ventilkörper befestigt ist und sich die Steuerstange von dem Ventilkörper zu einer Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades erstreckt,
wobei die Steuerstange konisch ausgebildet ist, so dass eine erste Querschnittfläche der Steuerstange nahe dem Ventilkörper größer als eine zweite Querschnittfläche der Steuerstange nahe der Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verdrängungssteuerventil für einen verstellbaren Kompressor, der zur Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage oder dergleichen geeignet ist, und insbesondere auf einen verbesserten Mechanismus des Verdrängungssteuerventils, der einen gleichmäßigen Betrieb aufrecht erhält. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf Kompressoren, die solche Steuerventile aufweisen.
Es sind verstellbare Kompressoren bekannt, die in Kältemittelkreisläufen für Fahrzeugklimaanlagen vorgesehen sind, beispielsweise der verstellbare Kompressor, der in dem japanischen Patent Nr. JP2000-18172 A offenbart ist. Wie in 3 dargestellt ist, besitzt dieser verstellbare Kompressor 50 einen Zylinderblock 51 mit einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen 51a, einem Vordergehäuse 52, das an einem Ende des Zylinderblocks 51 vorgesehen ist, und einem Rückgehäuse 53, das am anderen Ende des Zylinderblocks 51 über eine Ventilplatte 54 vorgesehen ist. Eine Antriebswelle 56 ist quer durch eine Kurbelkammer 55, die von dem Zylinderblock 51 und dem Vordergehäuse 52 gebildet wird, vorgesehen. Eine geneigte Platte 57 ist um die Antriebswelle 56 herum angeordnet. Ein Rotor 58 ist an der Antriebswelle 56 befestigt und die geneigte Platte 57 ist über einen Gelenkabschnitt 59 mit dem Rotor 58 verbunden.
Ein Ende der Antriebswelle 56 erstreckt sich durch das Innere eines Nabenabschnitts 52a, der von einem Vordergehäuse 52 vorsteht, bis nach außerhalb des Vordergehäuses 52. Eine elektromagnetische Kupplung 70 ist über ein Lager 60 um den Nabenabschnitt 52a herum vorgesehen. Die elektromagnetische Kupplung 70 weist einen Rotor 71 auf, der um den Nabenabschnitt 52a herum vorgesehen ist, einen Elektromagneten 72, der in dem Rotor 71 enthalten ist, und eine Kupplungsplatte 73, die auf einer Endoberfläche des Rotors 71 vorgesehen ist. Die Kupplungsplatte 73 ist über ein Befestigungselement 74 wie beispielsweise einen Schraubenbolzen mit einem Ende der Antriebswelle 56 verbunden. Ein Dichtungsbauteil 52b ist zwischen der Antriebswelle 56 und dem Nabenabschnitt 52a eingelegt und das Innere und das Äußere des Kompressors werden voneinander abgedichtet. Das andere Ende der Antriebswelle 56 befindet sich im Zylinderblock 51 und wird durch ein Lagerbauteil 78 gelagert. Um die Antriebswelle 56 herum sind Lager 75 und 77 vorgesehen und ein Lager 76 ist an einer Endoberfläche des Rotors 58 vorgesehen.
In jeder Zylinderbohrung 51a ist ein Kolben 62 verschiebbar eingesetzt. Der radial äußere Abschnitt der geneigten Platte 57 ist in einem konkaven Abschnitt 62a aufgenommen, der auf dem inneren Endabschnitt des Kolbens 62 ausgebildet ist. Der radial äußere Abschnitt der geneigten Platte 57 steht mit einem Paar Schuhe 63 verschieblich in Eingriff, so dass die Drehbewegung der geneigten Platte 57 in die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 62 umgewandelt wird.
Eine Ansaugkammer 65 und eine Auslasskammer 64 sind in dem Rückgehäuse 53 getrennt voneinander vorgesehen. Die Ansaugkammer 65 steht über eine Ansaugöffnung 81, die auf der Ventilplatte 54 vorgesehen ist, und über ein Ansaugventil (nicht ge zeigt) mit der Zylinderbohrung 51a in Verbindung. Die Auslasskammer 64 kann über eine Auslassöffnung 82, die auf der Ventilplatte 54 vorgesehen ist, und über ein Auslassventil (nicht gezeigt) mit der Zylinderbohrung 51a in Verbindung stehen. Die Ansaugkammer 65 steht mit der Kurbelkammer 55 über eine Öffnung 83 in Verbindung, die auf der Ventilplatte 54 geöffnet ist, und über eine Kältemittelkammer 84, die an einer Position auf der Endoberfläche der Antriebswelle 56 ausgebildet ist.
Ein Verdrängungssteuerventil 10 ist in einem konkaven Abschnitt vorgesehen, der auf der Rückwand des Rückgehäuses 53 dieses verstellbaren Kompressors 50 ausgebildet ist. Wie in 4 abgebildet ist, ist das Verdrängungssteuerventil 10 in einer Steuermechanismuskammer 53a, die im Endabschnitt des Rückgehäuses 53 ausgebildet ist, vorgesehen. Das Verdrängungssteuerventil 10 besitzt ein Ventilgehäuse 1 mit einem Ventilgehäusekörper 1a und einer Kappe 1b, die auf dem Ende des Ventilgehäusekörpers 1a vorgesehen ist. Ein Faltenbalg 2 ist als Drucksensorvorrichtung in einer Drucksensorkammer, die an einem Endabschnitt in dem Ventilgehäuse 1 ausgebildet ist, angeordnet. Der Faltenbalg 2 weist einen Faltenbalgkörper 2b, Wellenbauteile 2d, die von den jeweiligen inneren Enden des Faltenbalgkörpers 2b vorstehen und deren Enden getrennt voneinander angeordnet sind, eine innere Feder 2a, die um die Wellenbauteile 2d in dem Faltenbalgkörper 2b herum angeordnet sind, und ein Abstützbauteil 2c, das an dem Ende des Faltenbalgkörpers 2b vorgesehen ist und daran angrenzt, auf. Im Inneren des Faltenbalgkörpers 2b herrscht im Wesentlichen ein Vakuum. Eine Feder 3 ist um das Abstützbauteil 2c herum angeordnet, um den Faltenbalgkörper 2b zu einer Endoberfläche der Kappe 1b über die Wellenbauteile 2d zu drängen. Der Faltenbalg 2 dient als Drucksensorvorrichtung zur Erfassung eines Druckes in der Ansaugkammer 65 (im Nachfolgenden ”Ansaugdruck”).
Ein Stangendurchlass 1c ist in dem Ventilgehäusekörper 1a vorgesehen und erstreckt sich in der Axialrichtung des Verdrän gungssteuerventils 10 durch den Ventilgehäusekörper 1a. Eine druckempfindliche Stange 4 ist in dem Ventilgehäusekörper 1a in den Stangendurchlass 1c eingesetzt und wird durch den Ventilgehäusekörper 1a abgestützt. Ein Ende der druckempfindlichen Stange 4 berührt das obere Ende des Abstützbauteils 2c des Faltenbalges 2, und das andere Ende der druckempfindlichen Stange 4 berührt einen Ventilkörper 5a, der als Teil mit großem Durchmesser auf einem Ende des Ventilmechanismus 5 ausgebildet ist. Da der Faltenbalg 2 eine Drucksensorvorrichtung ist und da die druckempfindliche Stange 4 in Wirkverbindung mit dem Faltenbalg 2 verbunden ist, öffnet oder schließt der Ventilkörper 5a Verbindungspfade 66, 1g, 1d, 1e und 68 zwischen der Auslasskammer 64 und der Kurbelkammer 55 in Abhängigkeit von der Ausdehnung oder dem Zusammenziehen des Faltenbalges 2. Ein stationärer Kern 7 mit einem Stangenführungsdurchlass 7a ist um den Ventilmechanismus 5 herum angeordnet. Das untere Ende des Kerns 7 berührt das obere Ende des Ventilgehäusekörpers 1a. Der Kern 7 lagert verschieblich eine Ventilwelle 5b des Ventilkörpers 5a (im nachfolgenden wird darauf als ”Elektromagnetstange” Bezug genommen). Der Ventilgehäusekörper 1a und ein erstes Ende des stationären Kernes 7 bilden eine Ventilkammer 6 aus. Genauer gesagt wird ein Endabschnitt des Ventilmechanismus 5 in der Ventilkammer 6 aufgenommen.
Die Ventilkammer 6 steht über einen Verbindungspfad 68, eine Kammer 14 und einen Verbindungspfad 1e mit der Auslasskammer 64 in Verbindung. Ein Tauchkolben 9 ist auf einem zweiten Ende des stationären Kerns 7 vorgesehen. Ein Rohr 8 deckt den Tauchkolben 9 und einen Teil des stationären Kerns 7 ab. Eine Tauchkolbenkammer 11 wird durch den stationären Kern 7 und das Rohr 8 gebildet. Ein Verbindungspfad 13 steht zwischen der Tauchkolbenkammer 11 und der Ansaugkammer 65 über einen Verbindungspfad 67, Öffnungen 1f und den Drucksensorraum 15 in Verbindung. Ein Elektromagnet 12, der durch eine elektromagnetische Spule gebildet wird, ist um das Rohr 8 herum angeordnet. Der Elektromagnet 12 erzeugt ein magnetisches Feld, um eine elektromagnetische Kraft auf einem Spalt zwischen dem Tauchkolben 9 und dem stationären Kern 7 wirken zu lassen und um die elektromagnetische Kraft über die Elektromagnetstange 5b auf den Ventilkörper 5a anzuwenden.
Bei solch einem Verdrängungssteuerventil 10 wird die Verdrängung durch Einstellung des Öffnungsgrades des Steuerpfades, der die Auslasskammer und die Kurbelkammer verbindet, verändert.
In dem oben beschriebenen Mechanismus des Verdrängungssteuerventils 10 sind die Spalte zwischen den verschieblich eingesetzten Stangen 4 und 5b und den Stangendurchlässen 1c und 7a jeweils mit kleinen Spielräumen konstruiert, um eine Leckage des Kältemittels zu unterdrücken. Jedoch kann eine Verschiebung zwischen den Achsen der Stangen 4 und 5b und den Achsen der Stangendurchlässe 1c und 7a durch einen Endbearbeitungsfehler oder einen Montagefehler auftreten. Genauer gesagt ist, wie in 5 abgebildet ist, in einem Fall, in dem eine Verschiebung des Winkels zwischen den Achsen vorliegt, die Ausrichtung der Spalte zwischen den Stangen 4 und 5b und den Stangendurchlässen 1c und 7a um 180° zwischen den Eingangsabschnitten und den Ausgangsabschnitten der Stangendurchlässe 1c und 7a voneinander versetzt. Mit anderen Worten, die Ausrichtung, die einen maximalen Spalt am Eingangsabschnitt besitzt, wird zu einer Ausrichtung, die an dem Ausgangsabschnitt einen minimalen Spalt besitzt. Da die Stangendurchlässe 1c und 7a in den jeweiligen Trennwänden vorgesehen sind, erfahren beide Endteile, die von der Trennwand getrennt werden, einen Drukkunterschied, und ein Teil des Kältemittels strömt in den oben beschriebenen Spielraum von der erhöhten Druckseite zu der reduzierten Druckseite. Zu dieser Zeit können feine Fremdstoffe, die in dem Kältemittel enthalten sind, in diesen Spielraum gelangen. Wenn eine Verschiebung zwischen den Achsen stattfindet, können die Fremdstoffe, die aus der Richtung mit maximalem Spalt in den Spielraum gelangt sind, nicht aus dem Spalt zwischen der Stange und dem Stangendurchlass ausgestoßen werden, in Abhängigkeit von der Größe der Fremdstoffe. Des Weiteren können die Fremdstoffe die Bewegung der Stange durch Festklemmen in dem Spielraum (in den Spielräumen) beeinträchtigen und sie können die Funktion des Steuerventils verschlechtern und eine schlechte Steuerung der Kompressorverdrängung verursachen.
Eine solche Situation wird unter Bezugnahme auf 5 verständlicher. Hinsichtlich der Elektromagnetstange 5b wirkt ein Auslassdruck in dem Raum 6 und andererseits wirkt ein Ansaugdruck in der Tauchkolbenkammer 11, da die Kammer 11 mit der Ansaugkammer 65 in Verbindung steht. Deshalb strömt Kältemittel aus dem Raum 6 durch den Spalt zwischen der Elektromagnetstange 5b und dem Stangendurchlass 7a zu der Tauchkolbenkammer 11, und zu dieser Zeit können feine Fremdstoffe in den Spalt gelangen. Wie in 5 abgebildet ist, können in einem Fall, in dem die Achse der Elektromagnetstange 5b hinsichtlich der Achse des Stangendurchlasses 7a geneigt ist, Fremdstoffe, die durch den größeren Spalt eingedrungen sind, durch die Kältemittelströmung in einen tieferen Abschnitt hineingebracht werden. Wenn die Elektromagnetstange 5b geneigt ist, kann die Größe des Spalts allmählich abnehmen und schließlich können die Fremdstoffe, die eingedrungen sind, zwischen die Elektromagnetstange 5b und den Stangendurchlass 7a gepresst werden, wodurch die Bewegung der Elektromagnetstange 5b beeinträchtigt wird. Zusätzlich können die Fremdstoffe in Bezug auf die Seite der druckempfindlichen Stange 4 durch die Druckdifferenz in den Spalt eingesaugt werden, da ein Druck in der Kurbelkammer und ein Ansaugdruck auf dessen oberer und unterer Seite wirken. Folglich können Fremdstoffe, die eine gewisse Größe haben, nicht ausgestoßen werden und sie können in dem Stangendurchlass 1c gepresst werden, wodurch die Bewegung der druckempfindlichen Stange 4 beeinträchtigt wird.
Dementsprechend bestand die Notwendigkeit, eine verbesserte Konstruktion für ein Verdrängungssteuerventil eines verstellbaren Kompressors sowie Kompressoren bereitzustellen, die solche Ventile aufweisen, die keinem Festklemmen unterliegen, das durch Drücken von Fremdstoffen in die Bauteile erzeugt wird, sogar wenn Fremdstoffe in einen Spalt zwischen einer Stange und einem Stangenführungsdurchlass eingedrungen sind, und die des Weiteren die eingedrungenen Fremdstoffe aus dem Spalt ausstoßen können, wodurch ein stabiler Betrieb aufrecht erhalten wird.
Das europäische Patentdokument EP 1 081 379 A1 offenbart ein Verdrängungssteuerventil zur Verwendung in einem verstellbaren Kompressor, wobei die Verdrängung des Kompressors durch Schließen oder Öffnen eines Steuerpfades zwischen einer Auslasskammer oder einer Ansaugkammer und einer Kurbelkammer verändert wird, wobei dieses Ventil die folgenden Bauteile aufweist: einen Ventilkörper zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades, eine Steuerstange und einen Stangendurchlass, der die Steuerstange aufnimmt, wobei ein erstes Ende der Steuerstange an dem Ventilkörper befestigt ist und sich die Steuerstange von dem Ventilkörper zu einer Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades erstreckt, wobei die Steuerstange konisch ausgebildet ist.
Um die vorgenannte Notwendigkeit und andere Aufgaben zu lösen, ist ein Verdrängungssteuerventil eines verstellbaren Kompressors gemäß Anspruch 1 oder 7 oder 13, und ein verstellbarer Kompressor gemäß Anspruch 6 oder 12 oder 17 vorgesehen.
In einer Ausführungsform eines Verdrängungssteuerventils zur Verwendung in einem verstellbaren Kompressor wird die Verdrängung des Kompressors durch Schließen oder Öffnen eines Steuerpfades zwischen einer Auslasskammer oder einer Ansaugkammer und einer Kurbelkammer verändert. Das Ventil weist einen Ventilkörper zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades, eine Steuerstange und einen Steuerdurchlass, der die Steuerstange aufnimmt, auf. Ein erstes Ende der Steuerstange ist an dem Ventilkörper befestigt und die Steuerstange erstreckt sich von dem Ventilkörper zu einer Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades. Die Steuerstange ist konisch ausgebildet, so dass eine erste Querschnittsfläche der Steuerstange nahe an dem Ventilkörper größer als eine zweite Querschnittsfläche der Steuerstange nahe an der Vorrichtung zur Vorspannung des Ventilkörpers zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades ist.
In einer anderen Ausführungsform ist diese Erfindung in einem verstellbaren Kompressor verkörpert, der ein Verdrängungssteu erventil aufweist, wobei die Verdrängung des Kompressors durch Schließen oder Öffnen eines Steuerpfades zwischen einer Auslasskammer oder einer Ansaugkammer und einer Kurbelkammer verändert wird. Das Ventil weist einen Ventilkörper zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades, eine Steuerstange und einen die Steuerstange aufnehmenden Stangendurchlass auf. Ein erstes Ende der Steuerstange ist an dem Ventilkörper befestigt und die Steuerstange erstreckt sich von dem Ventilkörper zu einer Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades. Die Steuerstange ist konisch ausgebildet, so dass eine erste Querschnittsfläche der Steuerstange nahe an dem Ventilkörper größer als eine zweite Querschnittsfläche der Steuerstange nahe an der Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist diese Erfindung in einem Verdrängungssteuerventil zur Verwendung in einem verstellbaren Kompressor verkörpert, wobei die Verdrängung des Kompressors durch Schließen oder Öffnen eines Steuerpfades zwischen einer Auslasskammer oder einer Ansaugkammer und einer Kurbelkammer verändert wird. Das Ventil weist einen Ventilkörper zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades, eine Steuerstange und einen die Steuerstange aufnehmenden Stangendurchlass auf. Ein erstes Ende der Steuerstange ist an dem Ventilkörper befestigt und die Steuerstange erstreckt sich von dem Ventilkörper zu einer Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades. Die Stange ist konisch ausgebildet, so dass ein Spalt, der zwischen der Stange und dem Stangendurchlass ausgebildet ist, in seiner Größe nahe der Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zunimmt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist diese Erfindung in einem verstellbaren Kompressor verkörpert, der ein Verdrängungssteuerventil aufweist, wobei die Verdrängung des Kompressors durch Schließen oder Öffnen eines Steuerpfades zwischen einer Auslasskammer oder einer Ansaugkammer und einer Kurbelkammer verändert wird. Das Ventil weist einen Ventilkörper zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades, eine Steuerstange sowie einen die Steuerstange aufnehmenden Stangendurchlass auf. Ein erstes Ende der Steuerstange ist an dem Ventilkörper befestigt und die Steuerstange erstreckt sich von dem Ventilkörper zu einer Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades. Die Stange ist wiederum konisch ausgebildet, so dass ein Spalt, der zwischen der Stange und dem Steuerdurchlass ausgebildet ist, in seiner Größe nahe der Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zunimmt. In einer anderen weiteren Ausführungsform ist diese Erfindung in einem Verdrängungssteuerventil zur Verwendung in einem verstellbaren Kompressor verkörpert, wobei die Verdrängung des Kompressors durch Schließen oder Öffnen eines Steuerpfades zwischen einer Auslasskammer oder einer Ansaugkammer und einer Kurbelkammer verändert wird. Das Ventil weist einen Ventilkörper zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades, eine Steuerstange sowie einen die Steuerstange aufnehmenden Stangendurchlass auf. Ein erstes Ende der Steuerstange ist an dem Ventilkörper befestigt und die Steuerstange erstreckt sich von dem Ventilkörper zu einer Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades. Eine spiralförmige Nut ist wenigstens um einen Teil einer Umfangsoberfläche von der Stange und/oder dem Stangendurchlass herum ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform ist diese Erfindung in einem verstellbaren Kompressor verkörpert, der ein Verdrängungssteuerventil aufweist, wobei die Verdrängung des Kompressors durch Schließen oder Öffnen eines Steuerpfades zwischen einer Auslasskammer oder einer Ansaugkammer und einer Kurbelkammer ver ändert wird. Das Ventil weist einen Ventilkörper zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades, eine Steuerstange sowie einen die Steuerstange aufnehmenden Stangendurchlass auf. Ein erstes Ende der Steuerstange ist an dem Ventilkörper befestigt und die Steuerstange erstreckt sich von dem Ventilkörper zu einer Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades. Eine spiralförmige Nut ist wenigstens um einen Teil einer Umfangsoberfläche der Stange und/oder des Stangendurchlasses herum ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Erfindung in einem verstellbaren Kompressor verkörpert, der ein verstellbares Steuerventil aufweist, wobei die Verdrängung des Kompressors durch Schließen oder öffnen eines Steuerpfades zwischen einer Auslasskammer oder einer Ansaugkammer und einer Kurbelkammer verändert wird. Das Ventil weist einen Ventilkörper zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades, eine Steuerstange und einen die Steuerstange aufnehmenden Stangendurchlass auf. Ein erstes Ende der Steuerstange ist an dem Ventilkörper befestigt und die Steuerstange erstreckt sich von dem Ventilkörper zu einer Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades. Eine spiralförmige Nut ist wenigstens um einen Teil einer Umfangsoberfläche der Stange herum ausgebildet.
In den oben beschriebenen Verdrängungssteuerventilen ist der Spalt zwischen einer Außenumfangsoberfläche der Stange und einer Innenumfangsoberfläche des Stangendurchlasses ausgebildet, so dass der Spalt in einer radialen Richtung auf einer Niederdruckseite oder einer Kurbelkammerseite größer als auf einer Hochdruckseite über wenigstens einen Teil der Stange ist. Wenn das Kältemittel aus der Hochdruckseite zu der Niederdruckseite strömt, verringert sich der Spalt zwischen der Stange und dem Stangendurchlass nicht, sogar wenn eine Verschiebung zwischen der Achse der Stange (beispielsweise in der radialen Richtung) zur Achse des Stangendurchlasses aufgrund eines Fehlers bei der Endbearbeitung der Ventilteile oder eines Fehlers bei der Montage der Ventilteile auftritt. Darüber hinaus können Fremdstoffe, die in diesen Spalt gelangen können, leicht aus dem Spalt ausgestoßen werden. Darüber hinaus klemmt die Stange nicht in dem Stangendurchlass fest und die Bewegung der Stange wird nicht beeinträchtigt, sogar in einem Fall, in dem solche Fremdstoffe nicht ausgestoßen werden. Deshalb kann ein gleichmäßiger Betrieb der Stange in dem Stangendurchlass stabil aufrechterhalten werden.
In Kompressoren oder Ventilen, in denen sich eine spiralförmige Nut in und über wenigstens einen Teil einer Außenumfangsoberfläche der Stange oder einer Innenumfangsoberfläche des Stangendurchlasses oder beiden in einer im Wesentlichen radialen Richtung darin und darüber hinaus erstreckt, kreuzt des Weiteren der Weg der feinen Fremdstoffe, die von der Hochdruckseite in die Niederdruckseite gelangen, unvermeidlich die spiralförmige Nut. Auf diese Weise können die Fremdstoffe, die sich in dem Kältemittelstrom befinden, in der spiralförmigen Nut eingefangen werden. Feine Fremdstoffe, die in der spiralförmigen Nut eingefangen werden, können durch das Kältemittel, das in die spiralförmige Nut in Richtung der spiralförmigen Nut strömt, leicht ausgestoßen werden. Darüber hinaus vermeidet diese Konfiguration das Festklemmen der Stange in dem Stangendurchlass und die Bewegung der Stange kann nicht beeinträchtigt werden, sogar in der Situation, in der die Fremdstoffe nicht ausgestoßen werden. Deshalb kann ein gleichmäßi ger Betrieb der Stange in dem Stangendurchlass aufrechterhalten werden.
Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verdrängungssteuerventil arbeiten, ohne von Fremdstoffen beeinträchtigt zu werden und ein stabiler Betrieb des Verdrängungssteuerventils kann aufrechterhalten werden. Deshalb kann eine ungeeignete Funktion des Verdrängungssteuerventils aufgrund der Anwesenheit von Fremdstoffen in dem Kompressor in einem System, das den Kompressor verwendet, oder aufgrund von Fremdstoffen, die während des Betriebs erzeugt werden, vermieden oder reduziert werden und es kann eine stabile Verdrängungssteuerung erzielt werden.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren verständlich.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, die lediglich beispielhaft angegeben sind und die die vorliegende Erfindung nicht beschränken sollen, beschrieben.
1 ist eine Querschnittansicht des Verdrängungssteuerventils eines verstellbaren Kompressors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittansicht eines Verdrängungssteuerventils eines verstellbaren Kompressors gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittansicht eines bekannten verstellbaren Kompressors.
4 ist eine Querschnittansicht eines Verdrängungssteuerventils des verstellbaren Kompressors, der in 3 abgebildet ist.
5 ist eine Querschnittansicht des Verdrängungssteuerventils, das in 4 abgebildet ist, das ein Problem darin aufzeigt.
Da Teile eines verstellbaren Kompressors mit Ausnahme des Verdrängungssteuerventils im Wesentlichen gleich zu denjenigen, die in 3 abgebildet sind, sind, wird nur das Verdrängungssteuerventil detailliert beschrieben. 1 zeigt ein Verdrängungssteuerventil eines verstellbaren Kompressors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind im Vergleich zu der Konstruktion, die in den 4 und 5 abgebildet ist, die Konstruktionen einer Elektromagnetstange 105b und einer druckempfindlichen Stange 104 eines Verdrängungssteuerventils 100 unterschiedlich. Da die Konstruktionen der anderen Abschnitte im Wesentlichen die gleichen sind, wie diejenigen, die in den 4 und 5 abgebildet und zuvor beschrieben worden sind, wird eine Erläuterung für solche andere Abschnitte hier weggelassen und ähnliche Elemente werden mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Elektromagnetstange 105b, die in den Stangendurchlass 7a eines stationären Kernes 7 eingesetzt ist, so ausgebildet, dass sie eine Mehrzahl von konischen Abschnitten aufweist. Diese Konfiguration kann besonders wirksam sein, wenn die Stange relativ lang ist. Der Durchmesser eines jeden Abschnittes wird allmählich von einer Hochdruckseite (beispielsweise von der Seite der Kammer 6) zu einer Niederdruckseite (beispielsweise der Seite der Tauchkolbenkammer 11) in der radialen Richtung der Elektromagnetstange 105b kleiner. In jedem der konischen Abschnitte ist ein Spalt zwischen der Au ßenumfangsoberfläche der Elektromagnetstange 105b und der Innenumfangsoberfläche des Stangendurchgangs 7a ausgebildet, so dass die Größe des Spaltes zu der Niederdruckseite anders als auf der Hochdruckseite über wenigstens einen Teil der Elektromagnetstange 105b in deren radialer Richtung zunimmt.
In ähnlicher Weise ist die druckempfindliche Stange 104 konisch ausgebildet, so dass ihr Durchmesser von einer Hochdruckseite (beispielsweise einer Kurbelkammerdruckseite) zu einer Niederdruckseite (beispielsweise der Seite der Drucksensorkammer 15) in der radialen Richtung der druckempfindlichen Stange 104 allmählich abnimmt. Ein Spalt zwischen der Außenumfangsoberfläche der druckempfindlichen Stange 104 und der Innenumfangsoberfläche des Stangendurchlasses 1c ist so ausgebildet, dass die Größe des Spalts in Richtung der Niederdruckseite anders als auf der Hochdruckseite in der radialen Richtung der Stange zunehmen kann. Der Unterschied zwischen der Seite mit großem Durchmesser und der Seite mit kleinerem Durchmesser einer jeden der Stangen 105b und 104 kann beispielsweise auf einen Bereich von mehreren Mikrometern bis zu mehreren zehn Mikrometern festgelegt sein.
Somit wird verhindert oder begrenzt, dass der Spalt von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite kleiner wird, da der Spalt zur Niederdruckseite hin größer festgelegt ist als der Spalt der Hochdruckseite, sogar in einer Situation, in der die Achse der Stange 105b oder 104 relativ zu der Achse des Stangendurchlasses 7a oder 1c jeweils verschoben ist, und somit können Fremdstoffe, die in den Spalt eingedrungen sind, mit der Kältemittelströmung leicht aus dem Spalt ausgestoßen werden. Die Stange klemmt in dem Stangendurchlass nicht fest, sogar wenn die Fremdstoffe nicht ausgestoßen werden, wenn die Fremdstoffe von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite bewegt werden und die Fremdstoffe die Bewegung der Stange nicht beeinträchtigen, indem sie auf dem Weg eingeklemmt werden. Deshalb können gleichmäßige Funktionen der Elektromagnetstange 105b und der druckempfindlichen Stange 104 stabil aufrechterhalten werden.
In der den Spalt bildenden Konstruktion kann die Elektromagnetstange 105b als eine einzelne Stange ausgebildet sein, ähnlich zu derjenigen, die hinsichtlich der druckempfindlichen Stange 104 beschrieben wurde. Des Weiteren kann in der den Spalt bildenden Konstruktion die druckempfindliche Stange 104 aus einer Mehrzahl von Stangen ausgebildet sein, ähnlich zur Elektromagnetstange 105b. Des Weiteren kann sich der Durchmesser der Stange 105b oder 104 ändern, um einen erwünschten Spalt zu definieren. Nichtsdestotrotz kann in der oben beschriebenen Ausführungsform anstelle dieser Konstruktion der Innendurchmesser des Stangendurchlasses 7a oder 1c verändert werden, um im Wesentlichen dieselben Vorteile zu erzielen. Auf diese Weise können sowohl der Durchmesser der Stange als auch der Innendurchmesser des Stangendurchlasses verändert werden.
2 zeigt ein Verdrängungssteuerventil eines verstellbaren Kompressors gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu der in den 4 und 5 abgebildeten Konstruktion unterscheiden sich wieder die Konstruktionen einer Elektromagnetstange 205b und einer druckempfindlichen Stange 204 eines Verdrängungssteuerventils 200 von denjenigen, die oben diskutiert wurden und werden im Nachfolgenden hier detailliert beschrieben. Da die konstruktiven Merkmale der übrigen Abschnitte im Wesentlichen gleich zu denjenigen sind, die in den 4 und 5 abgebildet sind, soll eine Erläuterung der übrigen Abschnitte hier weggelassen und die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen in den 4 und 5 für die entsprechenden Elemente vergeben werden.
In 2 ist eine spiralförmige Nut 205c, die sich in der radialen Richtung der Elektromagnetstange 205b erstreckt, auf der Außenumfangsoberfläche der Elektromagnetstange 205b, die in dem Stangendurchlass 7a eines stationären Kern 7 eingesetzt ist, vorgesehen. Des Weiteren ist eine spiralförmige Nut 204c, die sich entlang der radialen Richtung der druckempfindlichen Stange 204 erstreckt, auf der Außenumfangsoberfläche der drukkempfindlichen Stange 204, die in den Stangendurchlass 1c eingesetzt ist, vorgesehen. Diese spiralförmigen Nuten können auf den Innenumfangsoberflächen der Stangendurchlässe 7a und 1c vorgesehen sein und sie können sowohl auf den Außenumfangsoberflächen der Elektromagnetstange 205b und der druckempfindlichen Stange 204 als auch auf den Innenumfangsoberflächen der Stangendurchlässe 7a und 1c vorgesehen sein. Des Weiteren kann eine Mehrzahl von spiralförmigen Nuten vorgesehen sein, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Durch das Vorsehen einer solchen spiralförmigen Nut können feine Fremdstoffe, die von der Hochdruckseite in den Spalt eingedrungen sind, in der spiralförmigen Nut bei einer geeigneten Position eingefangen werden und die Fremdstoffe können begleitet von dem Kältemittelstrom in und entlang der spiralförmigen Nut ausgestoßen werden.
Die Stange kann in dem Durchlass nicht festklemmen, sogar wenn die Fremdstoffe nicht ausgestoßen werden, und deshalb können gleichmäßige Funktionen der Elektromagnetstange 205b und der druckempfindlichen Stange 204 stabil aufrechterhalten werden.

Claims

Verdrängungssteuerventil (100) zur Verwendung in einem verstellbaren Kompressor, wobei die Verdrängung des Kompressors durch Schließen oder öffnen eines Steuerpfades zwischen einer Auslasskammer oder einer Ansaugkammer und einer Kurbelkammer verändert wird, wobei das Ventil folgende Bauteile aufweist: einen Ventilkörper (5a) zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades, eine Steuerstange (105b, 104), und einen Stangendurchlass (7a, 1c), der die Steuerstange aufnimmt, wobei ein erstes Ende der Steuerstange an dem Ventilkörper befestigt ist und sich die Steuerstange von dem Ventilkörper zu einer Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades erstreckt, wobei die Steuerstange konisch ausgebildet ist, so dass eine erste Querschnittfläche der Steuerstange nahe dem Ventilkörper größer als eine zweite Querschnittfläche der Steuerstange nahe der Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades ist.
Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 1, wobei die Stange (105b, 104) ein Paar gegenüberliegender Steuerstangen aufweist, von denen jede an gegenüberliegenden Seiten des Ventilkörpers (5a) befestigt ist, wobei ein Spalt zwischen wenigstens einer der sich gegenüberliegenden Stangen und dem Stangendurchlass, in dem die wenigsten eine der gegenüberliegenden Stangen aufgenommen ist, ausgebildet ist, und wobei die Größe des Spaltes nahe der Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zunimmt.
Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 1, wobei die Steuerstange eine Mehrzahl von Stangensegmenten aufweist, von denen jedes konisch ausgebildet ist, wobei ein Spalt zwischen der Stange und dem Stangendurchlass ausgebildet ist, und wobei die Größe des Spaltes nahe der Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zunimmt.
Verdrängungssteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers (5a) einen Elektromagnet (12) und einen Tauchkolben (9), der in einer Tauchkolbenkammer (11) angeordnet ist, aufweist, wobei der Elektromagnet den Tauchkolben entlang der Tauchkolbenkammer drängt und die Stange eine Elektromagnetstange (105b) aufweist, die in Wirkverbindung mit dem Tauchkolben (9) und dem Ventilkörper (5a) ist.
Verdrängungssteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers (5a) als Drucksensorvorrichtung eine erste Drucksensorkammer (15) aufweist, die alternativ über einen Druckerfassungspfad (1f, 67) mit der Ansaugkammer (65) oder der Kurbelkammer (55) verbunden ist, und wobei die Stange eine druckempfindliche Stange (104) aufweist, die in Wirkverbindung mit der Drucksensorvorrichtung und dem Ventilkörper (5a) steht.
Verstellbarer Kompressor, der ein Verdrängungssteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.
Verdrängungssteuerventil (100) zur Verwendung in einem verstellbaren Kompressor, wobei die Verdrängung des Kompressors durch Schließen oder Öffnen eines Steuerpfades zwischen einer Auslasskammer oder einer Ansaugkammer und einer Kurbelkammer verändert wird, wobei das Ventil folgende Bauteile aufweist: einen Ventilkörper (5a) zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades, eine Steuerstange (105b, 104), und einen Stangendurchlass (7a, 1c), der die Steuerstange aufnimmt, wobei ein erstes Ende der Steuerstange an dem Ventilkörper befestigt ist und wobei sich die Steuerstange von dem Ventilkörper zu einer Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades erstreckt, wobei die Stange konisch ausgebildet ist, so dass die Größe eines Spaltes, der zwischen der Stange und dem Stangendurchlass ausgebildet ist, nahe der Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zunimmt.
Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 7, wobei die Stange (105b, 104) ein Paar sich gegenüberliegender Steuerstangen aufweist, von denen jede an gegenüberliegenden Seiten des Ventilkörpers (5a) befestigt ist, wobei der Spalt zwischen wenigstens einer der gegenüberliegenden Stangen und dem Stangendurchlass, in dem wenigsten eine der sich gegenüberliegenden Stangen aufgenommen wird, ausgebildet ist, und wobei eine erste Querschnittsfläche der wenigstens einen der sich gegenüberliegenden Stangen nahe dem Ventilkörper größer als eine zweite Querschnittsfläche der wenigsten einen der sich gegenüberliegenden Stangen nahe der Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades ist.
Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Steuerstange eine Mehrzahl von Stangensegmenten aufweist, und wobei jedes der Stangensegmente konisch ausgebildet ist, und wobei eine erste Querschnittfläche der Steuerstange nahe dem Ventilkörper (5a) größer als eine zweite Querschnittsfläche der Steuerstange nahe der Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades ist.
Verdrängungssteuerventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers (5a) einen Elektromagnet (12) und einen Tauchkolben (9), der in einer Tauchkolbenkammer (11) angeordnet ist, aufweist, wobei der Elektromagnet den Tauchkolben entlang der Tauchkolbenkammer drängt und wobei die Stange eine Elektromagnetstange (105b) aufweist, die in Wirkverbindung mit dem Tauchkolben (9) und dem Ventilkörper (5a) steht.
Verdrängungssteuerventil nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers (5) als Drucksensorvorrichtung eine Drucksensorkammer (15) aufweist, die alternativ über einen Druckerfassungspfad (1f, 67) mit der Ansaugkammer (65) oder Kurbelkammer (55) verbunden ist, und wobei die Stange eine druckempfindliche Stange (104) aufweist, die in Wirkverbindung mit der Drucksensorvorrichtung und dem Ventilkörper (5a) steht.
Verstellbarer Kompressor, der ein Verdrängungssteuerventil nach einem der Ansprüche 7 bis 11 aufweist.
Verdrängungssteuerventil (200) zur Verwendung in einem verstellbaren Kompressor, wobei die Verdrängung des Kompressors durch Schließen oder öffnen eines Steuerpfades zwischen einer Auslasskammer oder einer Ansaugkammer und einer Kurbelkammer verändert wird, wobei das Ventil die folgenden Bauteile aufweist: einen Ventilkörper (5a) zum Schließen oder öffnen des Steuerpfades, eine Steuerstange (205b, 204), und einen Stangendurchlass (7a, 1c), der die Steuerstange aufnimmt, wobei ein erstes Ende der Steuerstange an dem Ventilkörper befestigt ist und sich die Steuerstange von dem Ventilkörper zu einer Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers zum Schließen oder Öffnen des Steuerpfades erstreckt, wobei eine spiralförmige Nut (204c, 205c) um wenigsten einen Teil einer Umfangsoberfläche der Stange und/oder dem Stangendurchlass herum ausgebildet ist.
Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 13, wobei die spiralförmige Nut (204c, 205c) eine Mehrzahl von im Wesentlichen paralleler spiralförmiger Nuten aufweist.
Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Vorrichtung zur Vorspannung des Ventilkörpers einen Elektromagnet (12) und einen Tauchkolben (9), der in einer Tauchkolbenkammer (11) angeordnet ist, aufweist, wobei der Elektromagnet den Tauchkolben entlang der Tauchkolbenkammer drängt und die Stange eine Elektromagnetstange (205b) aufweist, die in Wirkverbindung mit dem Tauchkolben (9) und dem Ventilkörper (5a) steht.
Verdrängungssteuerventil nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Vorrichtung zum Vorspannen des Ventilkörpers als Drucksensorvorrichtung eine Drucksensorkammer (15) aufweist, die alternativ über einen Druckerfassungspfad (1f, 67) mit der Ansaugkammer (65) oder der Kurbelkammer (55) verbunden ist, und wobei die Stange eine druckempfindliche Stange (204) aufweist, die in Wirkverbindung mit der Drucksensorvorrichtung und dem Ventilkörper (5a) steht.
Verstellbarer Kompressor, der ein Verdrängungssteuerventil nach einem der Ansprüche 13 bis 16 aufweist.