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    • 专利摘要:
    Es wird eine Steuerventilvorrichtung für einen verstellbaren Taumelscheibenkompressor (4) zur Verwendung in einer Klimaanlage offenbart. Die Vorrichtung enthält einen Einführungsdurchlass (40) zum Verbinden einer Ausstoßkammer (38) mit einer Kurbelkammer (32) in dem Kompressor (4) und ein Steuerventil (42) zum Einstellen eines Drucks in der Kurbelkammer (32) in selbständiger Weise zum Steuern einer Ausstoßkapazität des Kompressors (4). Das Steuerventil (42) enthält eine Ventileinheit zum Öffnen/Schließen des Einführungsdurchlasses (40) und eine elektromagnetische Solenoidbaugruppe (48) zum Betreiben der Ventileinheit (50). Die Steuerventilvorrichtung enthält weiter einen Widerstandsänderungsmechanismus (108) zum Verändern eines Widerstands des Magnetkreises (M) in der Baugruppe (48) entsprechend einem Druckunterschied (DELTAP¶A¶) des Kältemittels zwischen zwei Punkten (P¶1¶, P¶2¶), die zwischen dem Kompressor (4) und einem Kondensator (6) des Systems festgelegt sind.
    公开号:DE102004014469A1
    申请号:DE200410014469
    申请日:2004-03-24
    公开日:2004-10-21
    发明作者:Yoshihiro Isesaki Ochiai
    申请人:Sanden Holdings Corp；
    IPC主号:F04B49-06
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerventilvorrichtungfür einenverstellbaren Taumelscheibenkompressor (einen Taumelscheibenkompressormit variabler Kapazität),und der Kompressor wird in einem Kühlkreis einer in einem Fahrzeugangeordneten Klimaanlage verwendet.
    [0002] EinKühlkreisenthälteinen Verdampfer und einen Kondensator, und ein verstellbarer Taumelscheibenkompressorist zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator angeordnet. DieserTyp von Kompressoren ist z.B. in der ungeprüften japanischen PatentveröffentlichungNr. 2001-107854 veröffentlicht.Dieser bekannte Kompressor weist eine Kurbelkammer auf, und eineTaumelscheibe ist drehbar in der Kurbelkammer angebracht. Ein Neigungswinkelder Taumelscheibe bestimmt eine Ausstoßkapazität eines Kältemittels des Kompressors,d.h. die Hübeder Kolben in dem Kompressor.
    [0003] Dader Neigungswinkel der Taumelscheibe in dieser Art von Kompressorendurch einen Druck in der Kurbelkammer eingestellt wird, enthält der Kompressoreinen Einführungsdurchlass,der die Kurbelkammer mit einer Ausstoßkammer des Kompressors verbindet,einen Abgabedurchlass, der die Kurbelkammer mit einer Ansaugkammerdes Kompressors verbindet und eine Drosselblende aufweist, und ein Kapazitätssteuerventil,das in dem Einführungsdurchlassangeordnet ist. Das Kapazitätssteuerventil steuerteine Flussrate eines Hochdruckkältemittels, dasvon der Ausstoßkammerin die Kurbelkammer eingeführtwird, d.h. den Druck in der Kurbelkammer.
    [0004] Genauerdargestellt enthältdas Kapazitätssteuerventileine Ventileinheit und eine elektromagnetische Solenoidbaugruppezum Betreiben der Ventileinheit. Die Ventileinheit enthält ein Ventilgliedzum Öffnen/Schließen desEinführungsdurchlasses,und das Ventilglied empfängteine elektromagnetische Kraft, die von der Solenoidbaugruppe ineiner Schließrichtungdes Ventilglieds erzeugt wird, währendes eine Treibkraft auf der Grundlage eines Druckunterschieds indem Kältemittelzwischen zwei Punkten, die zwischen dem Kompressor und dem Kondensatorfestgelegt sind, in einer Öffnungsrichtungdes Ventilglieds aufnimmt.
    [0005] Dader Druckunterschied des Kältemittels einIndex ist, der die Ausstoßkapazität des Kompressorsanzeigt, wird die elektromagnetische Kraft entsprechend einer Sollausstoßkapazität an dasVentilglied angelegt. Daher öffnet/schließt das Ventilglied denEinführungsdurchlassso, dass die elektromagnetische Kraft und die Treibkraft (Ausstoßkapazität) im Gleichgewichtsind. Dementsprechend wird der Druck in der Kurbelkammer in einerselbständigen Weiseeingestellt. Es sei angemerkt, dass die Sollausstoßkapazität des Kompressorsfestgelegt wird auf der Grundlage von externen Informationen eines Temperatureinstellschaltersoder dergleichen der Klimaanlage.
    [0006] Imallgemeinen enthältdie elektromagnetische Solenoidbaugruppe ein Solenoid (eine Magnetspule),bewegliche und feste Kerne, die Teile eines magnetischen Kreisesbilden und eine Betätigungsstange,die den beweglichen Kern mit dem Ventilglied der Ventileinheit verbindet,und die Betätigungsstangeerstreckt sich gleitfähigdurch den festen Kern.
    [0007] Dermagnetische Kreis muss nur eine axiale elektromagnetische Kraftentlang einer axialen Richtung des beweglichen Kerns bzw. der Betätigungsstangeerzeugen. Der Magnetkreis erzeugt jedoch nicht nur die axiale elektromagnetischeKraft, sondern bedingt durch einen Verarbeitungs- oder Zusammenbaufehlerjedes Bestandteils der elektromagnetischen Solenoidbaugruppe aucheine radiale elektromagnetische Kraft entlang einer radialen Richtungdes beweglichen Kerns, und die Erzeugung der radialen elektromagnetischenKraft kann nicht verhindert werden.
    [0008] Jegrößer eineKühllastder Klimaanlage ist, d.h. die Sollausstoßkapazität des Kompressors (die Treibkraftdes Ventilglieds), desto mehr axiale elektromagnetische Kraft erzeugtdie elektromagnetische Solenoidbaugruppe. Mit dem Ansteigen deraxialen elektromagnetischen Kraft steigt außerdem eine unerwünschte radialeelektromagnetische Kraft ebenfalls an.
    [0009] Dadie großeradiale elektromagnetische Kraft den beweglichen Kern in einer radialenRichtung vorspannt, ist ein Gleitwiderstand der Betätigungsstangeim Hinblick auf den festen Kern in einer Umgebungsrichtung der Betätigungsstangenicht gleichförmig.Daher geschieht ein Abrieb der äußeren Randoberfläche derBetätigungsstangein der Umfangsrichtung nur teilweise, und dieser ungleichförmige Abriebbehindert ein stabiles Gleiten der Betätigungsstange und bewirkt einenunstabilen Öffnungs/Schließbetriebdes Ventilglieds in der Ventileinheit.
    [0010] DieAufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steuerventilvorrichtungfür einen verstellbarenTaumelscheibenkompressor bereitzustellen, die einen nicht gleichförmigen Abriebeiner Betätigungsstangein ihrem Kapazitätssteuerventil vermeidetund in der Lage ist, einen stabilen Öffnungs/Schließbetriebdes Steuerventils zu erhalten.
    [0011] DieAufgabe wird erfülltdurch eine Steuerventilvorrichtung gemäß Anspruch 1. Weiterbildungender Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
    [0012] DieSteuerventilvorrichtung enthält:einen Kältemittelpfad,der im Hinblick auf eine Kurbelkammer des Kompressors das Einführen undAblassen eines Kältemittelsermöglichtund einen Einführungsdurchlassenthält,der eine Ausstoßkammerdes Kompressors mit der Kurbelkammer verbindet, sowie einen Abgabedurchlass,der die Kurbelkammer mit einer Ansaugkammer des Kompressors verbindet, undein Steuerventil, das in den Einführungsdurchlass oder in denAbgabedurchlass eingefügtist, um den Druck in der Kurbelkammer zu steuern. Das Steuerventilenthälteine Ventileinheit mit einem Ventilglied zum Öffnen/Schließen desDurchlasses und einer Ventilfeder zum Drängen des Ventilglieds in eineRichtung zum Öffnenoder Schließendes Durchlasses, sowie eine elektromagnetische Solenoidbaugruppe,die die Ventileinheit betreibt und einen Magnetkreis enthält zum Erzeugeneiner elektromagnetischen Kraft in einer der Treibkraft der Ventilfederentgegengesetzten Richtung bei Anlegen eines Stroms, mit einem festenKern und einer Bedienstange, die sich gleitfähig durch den festen Kern erstreckt,zum Übertragender elektromagnetischen Kraft zu dem Ventilglied. Die Steuerventilvorrichtungenthältweiter einen Widerstandsänderungsmechanismuszum Veränderneines magnetischen Widerstands des Magnetkreises entsprechend einemDruckunterschied des Kältemittelszwischen zwei in der Klimaanlage festgelegten Punkten und eine Steuereinrichtung zumZuführeneines vorbestimmten Stroms zu der e lektromagnetischen Solenoidbaugruppeauf der Grundlage einer fürden Kompressor erforderlichen Sollausstoßkapazität.
    [0013] Beidieser Steuerventilvorrichtung wird die elektromagnetische Kraftdes Magnetkreises, d.h. die axiale elektromagnetische Kraft, die über dieBetätigungsstangean das Ventilglied angelegt wird, auf der Grundlage des Magnetwiderstandesdes Magnetkreises verändert,der durch den Druckunterschied und den der elektromagnetischen SolenoidbaugruppezugeführtenStrom bestimmt wird. Darüberhinaus öffnetund schließtdie Ventileinheit wiederholt den Einführungsdurchlass bzw. den Abgabedurchlassauf der Grundlage der auf diese Weise veränderten elektromagnetischenKraft und der Treibkraft der Ventilfeder. Demzufolge wird der Druckin der Kurbelkammer in selbständigerWeise eingestellt, und eine tatsächlicheAusstoßkapazität des Kompressorswird so gesteuert, dass sie mit der Sollausstoßkapazität übereinstimmt.
    [0014] Insbesonderewird der der elektromagnetischen Solenoidbaugruppe zuzuführende Stromso festgelegt, dass die axiale elektromagnetische Kraft des Magnetkreisesim wesentlichen gleich groß wird wiedie Treibkraft der Ventilfeder, wenn der Druckunterschied mit einemSolldruckunterschied übereinstimmt,der der Sollausstoßkapazität entspricht.
    [0015] Dadas Ventilglied der Ventileinheit durch einen leichten Unterschiedzwischen der axialen elektromagnetischen Kraft und der Treibkraftbetrieben wird, kann in diesem Fall durch Verringern der Treibkraftder Ventilfeder die axiale elektromagnetische Kraft, die von demMagnetkreis erzeugt werden muss, verringert werden. Auch wenn derMagnetkreis die oben erwähnteradiale elektromagnetische Kraft erzeugt, ist die radiale elektromagnetischeKraft daher gering, und ein sanftes Gleiten der Betätigungsstangeim Hinblick auf den festen Kern ist sichergestellt. Demzufolge wirdder Abrieb der Betätigungsstangever ringert und die Ventileinheit arbeitet stabil über einelange Zeit.
    [0016] Insbesondereenthältder Widerstandsänderungsmechanismusein bewegliches Glied, das einen Teil des Magnetkreises bildet unddem festen Kern benachbart ist mit einem Magnetspalt dazwischen unddas den Druckunterschied in einer Richtung zum Vergrößern desMagnetspalts aufnimmt, und eine Rückstellfeder zum Drängen desbeweglichen Glieds in einer Richtung zum Verringern des Magnetspalts.
    [0017] Wennder Druckunterschied in diesem Fall den Magnetspalt vergrößert, steigtder Magnetwiderstand des Magnetkreises an, und die axiale elektromagnetischeKraft des Magnetkreises wird verringert. Wenn der Druckunterschieddagegen den Magnetspalt verkleinert, steigt die axiale elektromagnetischeKraft des Magnetkreises an.
    [0018] Insbesondereerhältder Widerstandsänderungsmechanismusweiter einen Durchlass, der einen Kältemitteldruck auf einer Hochdruckseitedem Magnetspalt zuführt,und eine Kammer, in der die Rückstellfederangeordnet ist und der ein Kältemitteldruckauf einer Niedrigdruckseite zugeführt wird. Der Magnetspalt unddie Kammer sind unabhängigvon dem Inneren der Ventileinheit angeordnet.
    [0019] Dasbewegliche Glied ist vorzugsweise gleitfähig auf der Betätigungsstangeangebracht. Da der Widerstandsänderungsmechanismuszwischen der elektromagnetischen Solenoidbaugruppe und der Ventileinheitbereitgestellt ist, kann das Steuerventil miniaturisiert werden.
    [0020] DerWiderstandsänderungsmechanismus kannweiter einen Abstandshalter enthalten, der auf der Bedienstangezwischen dem festen Kern und dem beweglichen Glied angeordnet ist,und dieser Ab standshalter besteht aus einem nichtmagnetischen Materialund bestimmt einen Minimalwert des Magnetspalts.
    [0021] Dader Abstandshalter ständigden Magnetspalt zwischen dem festen Kern und dem beweglichen Gliedsicherstellt, kann das bewegliche Glied den Druckunterschied sicheraufnehmen.
    [0022] DieSteuereinrichtung kann die Sollausstoßkapazität des Kompressors auf der Grundlagevon externen Informationen bestimmen. Vorzugsweise ist das Steuerventilin dem Einführungsdurchlasseingesetzt, und die Ventilfeder drängt das Ventilglied in die Öffnungsrichtung.
    [0023] Indiesem Fall wird der elektromagnetischen Solenoidbaugruppe während einesBetriebsstops der Klimaanlage kein Strom zugeführt, und die Ventileinheitverbleibt in einer offenen Stellung. Daher ist die Ausstoßkammermit der Kurbelkammer verbunden, und der Druck in der Kurbelkammersteigt. Dieser Druckanstieg verringert den Neigungswinkel der Taumelscheibe,d.h. die Ausstoßkapazität des Kompressors.Demzufolge wird zum Treiben des Kompressors erforderliche Energiegespart.
    [0024] DerDruckunterschied kann aus den Kältemitteldrücken vonzwei Punkten gewonnen werden, die zwischen dem Kompressor und einemKondensator der Klimaanlage festgelegt sind, oder die in dem Kompressorfestgelegt sind.
    [0025] WeitereMerkmale und Zweckmäßigkeiten derErfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielenanhand der beigefügten Zeichnungen.Von den Figuren zeigen:
    [0026] 1 eine schematische Darstellungeines Kühlkreisesmit einem verstellbaren Taumelscheibenkompressor, der mit einerSteuerventilvorrichtung nach einer Ausführungsform versehen ist und
    [0027] 2 eine Längsschnittansicht, die besondersein Kapazitätssteuerventilaus 1 zeigt.
    [0028] Wiein 1 dargestellt enthält eineKlimaanlage eines Fahrzeugs einen Kühlkreis, und der Kühlkreisenthälteinen Kreislauf 2 eines Kältemittels. In diesem Kreislaufsind ein verstellbarer Taumelscheibenkompressor 4, einKondensator 6, ein Expansionsventil 8 und einVerdampfer 10 in dieser Reihenfolge angeordnet.
    [0029] DerKompressor 4 komprimiert das Kältemittel und stößt das komprimierteKältemittelzu dem Kondensator hin aus. Der Kondensator 6 kondensiert daszugeführteHochdruckkältemittel,und das verflüssigteKältemittelwird überdas Expansionsventil 8 dem Verdampfer 10 zugeführt. DasverflüssigteKältemittelwird in dem Verdampfer 10 verdampft, und die Luft in derUmgebung des Verdampfers 10 wird gekühlt. Anschließend wirddas verdampfte Kältemittelin den Kompressor 4 eingesaugt und wieder komprimiert,um in dem Kreislauf 2 umzulaufen.
    [0030] Umdie gekühlteLuft in einen Passagierraum des Fahrzeugs einzuführen, sind ein Luftgebläse 12 undeine Klappe in der Nähedes Verdampfers 10 angeordnet. Die Klappe 14 hateine Einführstellung,in der Außenluftin den Passagierraum eingeführtwird, und eine Umwälzstellung,in der die Luft in dem Passagierraum umgewälzt wird, und sie wird zwischen derEinführstellungund der Umlaufstellung geschaltet.
    [0031] Weiterhinenthältdie Klimaanlage ein Bedienfeld 16, und das Bedienfeld 16 istin einer (nicht dargestellten) Instrumententafel in dem Passagierraumangeordnet. Das Bedienfeld 16 enthält einen Hauptschalter 18,einen Temperatureinstellschalter 20 und dergleichen für die Klimaanlage,und diese Schalter 18, 20 sind elektrisch miteinem Controller 22 verbunden.
    [0032] DerController 22 ist auch elektrisch mit einem Temperatursensor 24,einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 26, einem Rotationssensor 28 undeinem Drosselöffnungssensor 30 verbunden. DerTemperatursensor 24 ist in der Nähe des Verdampfers 10 angeordnet,um eine Lufttemperatur in dem Passagierraum zu erfassen. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 26,der Rotationssensor 28 und der Drosselöffnungssensor 30 erfassenjeweils die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs, die Drehzahleines Motors des Fahrzeugs und die Öffnung einer Drossel des Motorsals laufende Zustände desFahrzeugs.
    [0033] DerController 22 empfängtSignale von den Schalter 18, 20 und den Sensoren 24 bis 30,um eine Sollausstoßkapazität des Kompressors 4 festzulegen,d.h. die Schalter 18, 20 und die Sensoren 24 bis 30 führen demController 22 die externe Information zum Festlegen derSollausstoßkapazität des Kompressors 4 zu.
    [0034] Dader verstellbare Taumelscheibenkompressor 4 bereits ausder ungeprüftenjapanischen PatentveröffentlichungNr. 2001-107854 bekannt ist, wird der Kompressor 4 im folgendennur kurz beschrieben.
    [0035] DerKompressor 4 enthälteine Kurbelkammer 32, und eine (nicht dargestellte) Taumelscheibe istdrehbar in der Kurbelkammer 32 angebracht. Die Taumelscheibeist mit einer (nicht dargestellten) Hauptwelle des Kompressors 4 ineinem veränderlichenNeigungswinkel verbunden und rotiert gemeinsam mit der Hauptwelle.Der Neigungswinkel der Taumelscheibe wird durch den Druck in derKurbelkammer 32 eingestellt.
    [0036] DieDrehung der Taumelscheibe wird in eine Hin- und Herbewegung einerMehrzahl von (nicht dargestellten) Kolben umgewandelt, und ein Fortsatz jedesKolbens greift fürdiese Umwandlung über ein Paarvon (nicht dargestellten) Schuhen an einer äußeren Randkante der Taumelscheibean.
    [0037] EinKopf des Kolbens ist in einer (nicht dargestellten) Zylinderbohrungeingesetzt, und in der Zylinderbohrung ist eine Kompressionskammer 34 abgegrenzt.Das Volumen der Kompressionskammer 34 nimmt mit der Hin-und Herbewegung des Kolbens zu und ab. Wenn das Volumen der Kompressionskammer 34 erhöht wird,wird das Kältemittelaus einer Ansaugkammer 36 in die Kompressionskammer 34 gesaugt.Die Ansaugkammer 36 ist mit dem Verdampfer 10 über einenstromabwärtsgelegenen Abschnitt 2D des Kreislaufs 2 verbunden.
    [0038] Wenndas Volumen der Kompressionskammer 34 nach dem Ansaugendes Kältemittelsverringert wird, wird das angesaugte Kältemittel in der Kompressionskammer 34 komprimiert,und das Hochdruckkältemittelwird aus der Kompressionskammer 34 in einer Ausstoßkammer 38 ausgestoßen. DieAusstoßkammer 38 istmit dem Kondensator 6 übereinen stromaufwärtsgelegenen Abschnitt 2U des Kreislaufs 2 verbunden.
    [0039] Umden Druck in der Kurbelkammer 32 einzustellen, ist dieAusstoßkammer 38 über einenEinführungsdurchlass 40 desKältemittelsmit der Kurbelkammer 32 verbunden, und ein Kapazitätssteuerventil 42 istin den Einführungsdurchlass 40 eingesetzt.Andererseits ist die Kurbelkammer über einen Abgabedurchlass 44 desKältemittelsmit der Ansaugkammer 36 verbunden, und eine Drosselblende 46 istin dem Abgabedurchlass 44 angeordnet.
    [0040] Wieaus 1 ersichtlich istdas Steuerventil 42 aus einem Elektromagnetventil aufgebaut,und Details sind in 2 dargestellt.Grob dargestellt enthältdas Steuerventil 42 eine elektromagnetische Solenoidbaugruppe(Magnetspulbaugruppe) 48 und eine Ventileinheit 50.
    [0041] Dieelektromagnetische Solenoidbaugruppe 48 ist mit einem zylindrischenSolenoidgehäuse 52 versehen,und das Solenoidgehäuse 52 bestehtaus einem magnetischen Material. Hülsen 54, 56 stehen jeweilsvon entgegengesetzten Endflächendes Solenoidgehäuses 52 vor,und diese Hülsen 54, 56 sind integralmit dem Solenoidgehäuse 52 ausgebildet. DieHülse 54 istdurch eine Endplatte 58 abgeschlossen. Die Hülse 56 dagegen öffnet sichzur Ventileinheit 50 hin.
    [0042] Einbeweglicher Kern 60 und ein fester Kern 62 sindin dem Solenoidgehäuse 52 bereitgestellt, unddiese Kerne 60, 62 haben zylindrische Formen. DieKerne 60, 62 sind auf einer Achse des Solenoidgehäuses 52 angeordnet,und sie sind einander benachbart.
    [0043] Derbewegliche Kern 60 ist auf der Seite der Hülse 54 angeordnet.Eines seiner Enden befindet sich in der Nähe der Endplatte 58,und das andere Ende in der Nähedes festen Kerns 62. Das andere Ende des beweglichen Kerns 60 istals konischer Vorsprung 64 ausgebildet, der zu dem festenKern 62 hin verjüngtist. Der feste Kern 62 dagegen weist in einer Endfläche einekonische Vertiefung 66 auf, die in der Lage ist, den konischenVorsprung 64 des beweglichen Kerns aufzunehmen.
    [0044] Weiterhinist das andere Ende des festen Kerns 62 in einem Basisabschnittder Hülse 56 angeordnetund übereinen nichtmagnetischen Ring 68 mit dem Solenoidgehäuse 52 verbunden.Daher kann das andere Ende des festen Kerns 62 nie magnetisch mitdem Solenoidgehäuse 52 verbundensein.
    [0045] EinSolenoid (eine Magnetspule) 70 ist in dem Solenoidgehäuse 52 bereitgestellt,und diese Magnetspule 70 umgibt das Äußere des beweglichen Kerns 60 unddes festen Kerns 62. Wie aus 1 ersichtlichist das Solenoid 70 übereine Treiberschaltung 72 elektrisch mit dem Controller 22 verbunden.
    [0046] DieVentileinheit 50 ist mit einem Ventilgehäuse 74 versehen,und das Ventilgehäuse 74 bestehtaus einem nichtmagnetischen Material. Das Ventilgehäuse 74 hateine zylindrische Form, ein Ende ist geöffnet und das andere Ende istgeschlossen.
    [0047] Daseine Ende des Ventilgehäuses 74 nimmt dieHülse 56 desSolenoidgehäuses 52 auf,und dementsprechend sind die Gehäuse 74, 52 miteinander verbunden.
    [0048] DasVentilgehäuse 74 weistim Inneren zwei Trennwände 76, 78 auf,und diese Trennwände 76, 78 grenzenin dem Ventilgehäuse 74 dreiKammern 80, 82, 84 ab. Diese Kammern 80, 82, 84 sindvon der Seite des Solenoidgehäuses 52 ausaufeinander folgend angeordnet.
    [0049] EineAuslassöffnung 86,die mit der Kammer 82 in Verbindung steht, ist in einerAußenwanddes Ventilgehäuses 74 ausgebildet,und die Auslassöffnung 86 ist über einenstromabwärtsgelegenen Abschnitt des Einführungsdurchlasses 40 mitder Kurbelkammer 32 verbunden. Andererseits ist in dergeschlossenen Endwand des Ventilgehäuses 74 eine Einlassöffnung 88 ausgebildet,die mit der Kammer 84 in Verbindung steht, und die Einlassöffnung 88 ist über einenstromaufwärtsgelegenen Abschnitt des Einführungsdurchlasses 40 mitder Ausstoßkammer 38 verbunden.
    [0050] Andererseitsist eine Betätigungsstange 90 indem Solenoidgehäuse 52 unddem Ventilgehäuse 74 bereitgestelltund erstreckt sich in der Achse dieser Gehäuse. Ein Ende der Betätigungsstange 90 ist mitdem konischen Vorsprung 64 des beweglichen Kerns 60 verbunden.Die Betätigungsstange 90 erstrecktsich von dem konischen Vorsprung 64 aus gleitfähig durchden festen Kern 62 und in das Ventilgehäuse 74.
    [0051] Genauergesagt erstreckt sich die Betätigungsstange 90 durchdie Trennwände 76, 78 indem Ventilgehäuse 74,und ihr anderes Ende ist in der Kammer 84 angeordnet. EinscheibenförmigerFedersitz 92 ist an dem anderen Ende der Betätigungsstange 90 angebracht,und eine Druckschraubenfeder (Ventilfeder) 94 ist zwischendem Federsitz 92 und einer inneren Endfläche derKammer 84 (der geschlossenen Endwand des Gehäuses 74)angeordnet. Die Ventilfeder 94 drängt die Betätigungsstange 90 zurSeite des Solenoidgehäuses 52 hin.
    [0052] Wieaus 2 ersichtlich weistdie Trennwand 76 ein Durchgangsloch 96 zum gleitfähigen Durchführen derBetätigungsstange 90 auf,und die Trennwand 78 weist ein Ventilloch 98 zumVerbinden der Kammer 82 mit der Kammer 84 auf.Das Ventilloch 98 hat einen kleineren Durchmesser als das Durchgangsloch 96 undwird von der Betätigungsstange 90 geöffnet undgeschlossen.
    [0053] Dasheißt,dass die in der Kammer 82 angeordnete Betätigungsstange 90 alsein Ventilglied 100 ausgebildet ist. Andererseits ist eine Öffnungskante desVentillochs 98 auf der Seite der Kammer 82 als Ventilsitz 102 ausgebildet,der mit dem Ventilglied 100 zusammenwirkt. Weiterhin istein Abschnitt der Betätigungsstange 90 zwischendem Ventilglied 100 und dem Federsitz 92 als Ventilstangenabschnitt 104 miteinem kleineren Durchmesser als das Ventilloch 98 ausgebildet,und der Ventilstangenabschnitt 104 führt durch das Ventilloch 98 undverbindet das Ventilglied 100 mit dem Federsitz 92.
    [0054] Ineinem in 1 dargestelltenZustand ist die Betätigungsstange 90,d.h. das Ventilglied 100 einer Treibkraft FS derVentilfeder 94 ausgesetzt und wird von dem Ventilsitz 102 abgehoben.Daher ist das Ventilloch 98 geöffnet, und die Ausstoßkammer 38 ist über dieVentileinheit 50 mit der Kurbelkammer 32 verbunden.
    [0055] Wennder Magnetspule 70 der elektromagnetischen Solenoidbaugruppe 48 einTreibersignal zugeführtwird, wird in der Solenoidbaugruppe 48 ein Magnetkreisgebildet. Der Magnetkreis erzeugt eine axiale elektromagnetischeKraft FEA in der axialen Richtung des Solenoidgehäuses 52,und die axiale elektromagnetische Kraft FEA drückt dieBetätigungsstange 90 über denbeweglichen Kern 60 zu der Ventileinheit 50 hin.Daher stößt das Ventilglied 100 entgegender Treibkraft FS der Ventilfeder 94 gegenden Ventilsitz 102, um das Ventilloch 98 zu schließen. Demzufolgewird die Ausstoßkammer 38 durchdie Ventileinheit 50 von der Kurbelkammer 32 getrennt.
    [0056] Dieelektromagnetische Solenoidbaugruppe 48 enthält weitereinen Magnetwiderstandsänderungsmechanismus 106 zumVeränderndes magnetischen Widerstands des Magnetkreises, und der Veränderungsmechanismus 106 wirdim folgenden detailliert beschrieben.
    [0057] DerVeränderungsmechanismus 106 enthält einenbeweglichen Pfropfen 108, der gleitfähig auf der Betätigungsstange 90 angebrachtist. Der bewegliche Pfropfen 108 hat eine zylindrischeForm und ist gleitfähigin die Hülse 56 desSolenoidgehäuses 52 eingepasst.Weiterhin besteht der bewegliche Pfropfen 108 aus magnetischemMaterial und bildet einen Teil eines Magnetpfads für den Magnetkreis.
    [0058] EinEnde des beweglichen Pfropfens 108 auf der Seite zu demfesten Kern 62 hin ist als vorspringende Konusfläche 110 ausgebildet,die zu dem festen Kern 62 hin verjüngt ist. Andererseits ist dieandere Endflächedes festen Kerns 62 als vertiefte Konusfläche 112 ausgebildet,die auf die vorstehende Konusfläche 110 abgestimmtist.
    [0059] EinringförmigerAbstandshalter 114 ist zwischen den Taperflächen 110, 112 angeordnet,und der Abstandshalter 114 sichert eine Spaltkammer 116 zwischenden Konusflächen 110, 112.Der Abstandshalter 114 besteht aus nichtmagnetischem Material,und dementsprechend bildet die Spaltkammer 116 den Magnetspaltin dem Magnetkreis. Es sei angemerkt, dass sich die Betätigungsstange 90 gleitfähig durchden Abstandshalter 114 erstreckt.
    [0060] Weiterhinist eine Druckschraubenfeder (eine Pfropfenfeder) 118 alsRückstellfederin der Kammer 80 bereitgestellt. Die Pfropfenfeder 118 istzwischen dem beweglichen Pfropfen 108 und der Trennwand 76 angeordnetund drängtden beweglichen Pfropfen 108 zu dem festen Kern 62 hin.
    [0061] EineVerbindungsöffnung 120,die mit der Spaltkammer 116 in Verbindung steht, ist indem überlappendenBereich zwischen einem Ende der Hülse 56 und dem Ventilgehäuse 74 ausgebildet,und diese Verbindungsöffnungist mit einer ersten Stelle P1 eines stromaufwärts gelegenenAbschnitts 2U in dem Kreislauf 2 verbunden.Weiterhin ist eine Verbindungsöffnung 122,die mit der Kammer 80 in Verbindung steht, in der Außenwanddes Ventilgehäuses 74 ausgebildet,und diese Verbindungsöffnung 122 ist miteiner zweiten Stelle P2 des stromaufwärts gelegenenAbschnitts 2U verbunden.
    [0062] Genauergesagt ist, wie in 1 dargestellt, dieSpaltkammer 116 übereinen Durchlass 124 mit der ersten Stelle P1 verbunden,und die Kammer 80 ist übereinen Durchlass 126 mit der zweiten Stelle P2 verbunden.Die erste und zweite Stelle P1, P2 sind in dem Kreislauf 2 zwischendem Kompressor 4 und dem Kondensator 6 angeordnet,und die zweite Stelle P2 ist stromabwärts vonder ersten Stelle P1 gelegen. Daher wirdein an der ersten Stelle P1 stromaufwärts herrschenderDruck PH des Hochdruckkältemittels der Spaltkammer 116 zugeführt, undein an der zweiten Stelle P2 stromabwärts herrschenderDruck PL des Hochdruckkältemittels wird der Kammer 80 zugeführt.
    [0063] DerBetrieb des Kapazitätssteuerventils 42 istwie folgt: Der Kompressor 4 wird von dem Motor des Fahrzeugsangetrieben, aber es sei angenommen, dass die Klimaanlage nichtbetrieben wird.
    [0064] Dadie elektromagnetische Solenoidbaugruppe 48 vor dem Startder Klimaanlage nicht betrieben wird, öffnet das Ventilglied 100 derVentileinheit 50 das Ventilloch 98 durch die TreibkraftFS der Ventilfeder 94. Da die Ausstoßkammer 38 desKompressors 4 somit überdie Ventileinheit 50 mit der Kurbelkammer 32 verbundenist, wird das Hochdruckkältemittelder Kurbelkammer 32 von der Ausstoßkammer 38 aus zugeführt, undder Druck in der Kurbelkammer 32 steigt.
    [0065] DerDruckanstieg in der Kurbelkammer 32 bewirkt eine Verringerungdes Neigungswinkels der Taumelscheibe, und dementsprechend wirddie Ausstoßkapazität des Kompressors 4 verringert.Das bedeutet, dass der Kompressor 4 vor dem Start der Klimaanlagemit einer minimalen Ausstoßkapazität betriebenwird.
    [0066] Währenddessenwerden wie oben beschrieben der stromaufwärts herrschende Druck PH und der stromabwärts herrschende Druck PL des Kältemittels jeweilsder Spaltkammer 116 der elektromagnetischen Solenoidbaugruppe 48 bzw.der Kammer 80 der Ventileinheit 50 zugeführt. Wenndie Ausstoßkapazität des Kompressors 4 einenminimalen Wert aufweist, ist ein tatsächlicher Druckunterschied ΔPA (=PH–PL) zwischen dem stromaufwärts herrschenden Druck PH und dem stromabwärts herrschenden Druck PL im wesentlichen Null. Daher wird der beweglicheKern 108 durch die Treibkraft der Pfropfenfeder 118 aufden festen Kern 62 zubewegt, und das Volumen der Spaltkammer 116 wirdauf einem Minimum gehalten.
    [0067] Wenndie Klimaanlage dann gestartet wird, erhält der Controller 22 eineSollausstoßkapazität des Kompressors 4,d.h. einen Solldruckunterschied ΔP0, der zwischen dem stromaufwärts herrschenden DruckPH und dem stromabwärts herrschenden Druck PL erzeugt werden soll. Dann bestimmt der Controller 22 aufder Grundlage des Solldruckunterschieds ΔP0 einenStrom I, der der Magnetspule 70 der elektromagnetischenSolenoidbaugruppe 48 zugeführt werden soll, und führt denStrom I der Magnetspule 70 zu.
    [0068] Daherwird in der elektromagnetischen Solenoidbaugruppe 48, wiein 2 durch eine strichpunktierteLinie dargestellt, ein Magnetkreis M gebildet, und der Magnetpfaddes Magnetkreises M verläuftdurch den beweglichen Pfropfen 108 und die Spaltkammer 116.Dieser Magnetkreis erzeugt die axiale elektromagnetische Kraft FEA und die axiale elektromagnetische KraftFEA bewegt den beweglichen Kern 60 unddie Betätigungsstange 90 aufdie Ventileinheit 50 zu. Daher stößt das Ventilglied 100 derVentileinheit 50 entgegen der Treibkraft FS der Ventilfeder 94 gegenden Ventilsitz 102 und schließt das Ventilloch 98.Dabei wird die Ausstoßkammer 38 vonder Kurbelkammer 32 getrennt, und die Zufuhr des Hochdruckkältemittelsvon der Ausstoßkammer 38 indie Kurbelkammer 32 wird beendet.
    [0069] Mittlerweilesteht die Kurbelkammer 32 wie oben beschrieben über denAbgabedurchlass 44, der die Drosselblende 46 enthält, mitder Ansaugkammer 36 in Verbindung. Wenn die Zufuhr desHochdruckkältemittelsin die Kurbelkammer 32 beendet wird, sinkt daher der Druckin der Kurbelkammer 32 allmählich ab. Der Druckabfall inder Kurbelkammer 32 erhöhtden Neigungswinkel der Taumelscheibe, d.h. die Ausstoßkapazität des Kompressors 4.
    [0070] DerAnstieg der Ausstoßkapazität des Kompressors 4 bewirktden Anstieg des tatsächlichen Druckunterschieds ΔPA, der Anstieg des tatsächlichen Druckunterschieds ΔPA bewegt den beweglichen Pfropfen 108 gegendie Treibkraft der Pfropfenfeder 118, und das Volumen derSpaltkammer 116, d.h. der zwischen dem festen Kern 62 unddem beweglichen Pfropfen 108 gebildete Magnetspalt, wird vergrößert.
    [0071] Durchdas Vergrößern desMagnetspalts wird die axiale elektromagnetische Kraft FEA verringert,auch wenn der der Magnetspule 70 zugeführte Strom I konstant gehaltenwird. Wenn die axiale elektromagnetische Kraft FEA dannkleiner wird als die Treibkraft FS der Ventilfeder 94, öffnet dasVentilglied 100 das Ventilloch 98, und die Zufuhrdes Hochdruckkältemittelsvon der Ausstoßkammer 38 zuder Kurbelkammer 32 wird wieder aufgenommen.
    [0072] Wenndie Zufuhr des Hochdruckkältemittels wiederaufgenommen wird, steigt der Druck in der Kurbelkammer 32,und die Ausstoßkapazität des Kompressors 4 nimmtab. Da der tatsächlicheDruckunterschied ΔPA, d.h. der Magnetspalt, kleiner wird, steigtdie axiale elektromagnetische Kraft FEA wieder an,und das Ventilglied 100 schließt das Ventilloch 98 wieder.
    [0073] Dasbedeutet, dass der Betrieb des Öffnens undSchließensdes Ventilglieds 100 wiederholt wird, um den Druck in derKurbelkammer 32 in selbständiger Weise einzustellen,so dass der tatsächliche Druckunterschied ΔPA (die Ausstoßkapazität des Kompressors 4)dem Sollausstoßdruck ΔP0 (der Sollausstoßkapazität) angepasst wird.
    [0074] Wieaus der obigen Beschreibung ersichtlich, wird der dem Solenoid 70 zugeführte StromI in so einer Weise festgelegt, dass die verringerte axiale elektromagnetischeKraft FEA im Hinblick auf die Größe der durchden Magnetspalt verringerten axialen elektromagnetischen Kraft FEA, wenn der tatsächliche Druckunterschied ΔPA mit dem Sollausstoßdruck ΔP0 übereinstimmt,im Wesentlichen gleich groß istwie die Treibkraft FS der Ventilfeder 94.
    [0075] ImHinblick auf die druckaufnehmenden Oberflächen der Betätigungsstange 90 zumAufnehmen des Drucks in der Kammer 84 in entgegengesetztenRichtungen sei angemerkt, dass die Flächen der druckaufnehmendenOberflächenvoneinander abweichen. Daher wird, bedingt durch einen Flächenunterschiedzwischen den druckaufnehmenden Flächen eine Kraft auf das Ventilglied 100 inder Richtung zum Öffnendes Ventillochs 98 ausgeübt, aber diese Kraft ist hinreichendkleiner als die Treibkraft FS, und die Festlegungdes Stroms I wird nicht beeinflusst.
    [0076] DertatsächlicheDruckunterschied ΔPA liegt nicht an dem Ventilglied 100 an,und der Betrieb des Öffnensund Schließensdes Ventilglieds 100, d.h. das Gleiten der Betätigungsstange 90 imHinblick auf den festen Kern 62 wird auf eine Zeit begrenzt,in der die axiale elektromagnetische Kraft FEA umdie Treibkraft FS herum schwankt. Daherkann die Treibkraft FS der Ventilfeder 94,d.h. die axiale elektromagnetische Kraft FEA,die fürden Magnetkreis M erforderlich ist, so klein wie möglich eingestelltwerden.
    [0077] Dasomit die axiale elektromagnetische Kraft FEA kleinist, ist auch dann, wenn von dem Magnetkreis M eine radiale elektromagnetischeKraft FEA in der radialen Richtung des beweglichenKerns 60 erzeugt wird, die radiale elektromagnetische KraftFER ebenfalls sehr klein. Demzufolge kanndie Betätigungsstange 90 imHinblick auf den festen Kern 62 sanft gleiten, der Abriebder äußeren Randfläche der Betätigungsstange 90 istnicht ungleichförmig,und der stabile Betrieb des Öffnensund Schließensdes Ventilglieds 100 ist sichergestellt. Es sei angemerkt, dassdie Betätigungsstange 90,wenn der bewegliche Kern 60 die radiale elektromagnetischeKraft FER empfängt, in jedem der in 2 gezeigten Punkte α und β gegen denfesten Kern 62 gedrücktwird.
    [0078] Dadie Treibkraft Fs der Ventilfeder 94 ineine Richtung zum Öffnendes Ventilglieds 100 wirkt, wird die Ventileinheit 50 nachdem Beenden des Betriebs der Klimaanlage in der offenen Stellunggehalten. In diesem Fall wird die Ausstoßkammer 38 in einemmit der Kurbelkammer 32 verbundenen Zustand gehalten, derDruck in der Kurbelkammer 32 steigt, und die Ausstoßkapazität des Kompressors 4 wirdauf einem Minimalwert gehalten. Da die zum Treiben des Kompressors 4 erforderlicheexterne Energie während desBetriebsstops der Klimaanlage verringert ist, wird daher die Abgabedes Motors nicht verschwendet, und Treibstoffeffizienz des Motorskann sichergestellt sein.
    [0079] Dievorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsformbeschränktund kann verschiedentlich abgewandelt werden.
    [0080] Sokann z.B. der bewegliche Pfropfen 108 des Kapazitätssteuerventils 42 auchanstelle des tatsächlichenDruckunterschieds ΔPA den Druckunterschied aufnehmen, der zwischenzwei Stellen in dem Kompressor 4 erzeugt wird. Als Druckunterschied können indiesem Fall der Druckunterschied (= PD–Ps) zwischen einem Ausstoßdruck PD derAusstoßkammer 38 undeinem Ansaugdruck Ps der Ansaugkammer 36,der Druckunterschied (= Pc–Ps) zwischen einem internen Druck Pc der Kurbelkammer 33 und dem AnsaugdruckPs, oder der Druckunterschied (= PSH–PSL) zwischen zwei Punkten in der Ansaugkammer 36 verwendetwerden.
    [0081] Außerdem kanndie Ventileinheit 50 des Kapazitätssteuerventils 42 alsVentilglied einen Ventilkolben aufweisen, der zwischen einer Einführungsstellung,in der das Kältemittelvon der Ausstoßkammer 38 indie Kurbelkammer 32 eingeführt wird, und einer Abgabestellung,in der das Kältemittelaus der Kurbelkammer 32 in die Ansaugkammer 36 abgelassenwird, geschaltet wird. In diesem Fall kann der Abgabedurchlass 44 mitder Drosselblende 46 weggelassen werden.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Steuerventilvorrichtung für einen verstellbaren Taumelscheibenkompressor(4) zur Verwendung in einer Klimaanlage, bei der derKompressor (4) eine Ansaugkammer (36) für ein Kältemittel,eine Ausstoßkammer(38) fürdas Kältemittelund eine Kurbelkammer (32), in der eine Taumelscheibe angeordnetist, enthält,wobei ein Neigungswinkel der Taumelscheibe eine Ausstoßkapazität des Kompressors(4) bestimmt und durch einen Druck in der Kurbelkammer(32) eingestellt wird; wobei die Steuerventilvorrichtungenthält: einenKältemittelpfad(40, 44), der im Hinblick auf die Kurbelkammer(32) das Einführenund Abgeben des Kältemittelsermöglichtund einen Einführungsdurchlass(40) enthält,der die Ausstoßkammer(38) mit der Kurbelkammer (32) verbindet, sowieeinen Abgabedurchlass (44), der die Kurbelkammer (32)mit der Ansaugkammer (36) verbindet, und ein Steuerventil(42), das in den Einführungsdurchlass(40) oder in den Abgabedurchlass (44) eingefügt ist,um den Druck in der Kurbelkammer (32) zu steuern; wobeidas Steuerventil (42) enthält: eine Ventileinheit(50) mit einem Ventilglied (100) zum Öffnen/Schließen desDurchlasses (40, 44) und mit einer Ventilfeder(94) zum Drängendes Ventilglieds in einer Richtung zum Öffnen oder Schließen desDurchlasses (40, 44) und eine elektromagnetischeSolenoidbaugruppe (48), die die Ventileinheit betätigt undeinen Magnetkreis (M) enthältzum Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft (FEA)in einer der Treibkraft (FS) der Ventilfeder (94)entgegengesetzten Richtung beim Zuführen eines Stroms, mit einemfesten Kern (62) und einer Betätigungsstange (90),die sich gleitfähigdurch den festen Kern erstreckt, zum Übertragen der elektromagnetischenKraft (FEA) zu dem Ventilglied (100); wobeidie Steuerventilvorrichtung weiter eine Steuereinrichtung (16, 22, 72)enthältzum Zuführeneines vorbestimmten Stroms zu der elektromagnetischen Solenoidbaugruppe(48) auf der Grundlage einer für den Kompressor (4)angeforderten Sollausstoßkapazität; dadurchgekennzeichnet, dass die Steuerventilvorrichtung weitereinen Widerstandsänderungsmechanismus(108, 116, 118) enthält zum Verändern eines magnetischen Widerstandsdes Magnetkreises (M) entsprechend einem Druckunterschied (ΔPA) des Kältemittelszwischen zwei in der Klimaanlage festgelegten Punkten (P1, P2).
    [2] Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Widerstandsänderungsmechanismusenthält: einbewegliches Glied (108), das einen Teil des Magnetkreises(M) bildet, wobei das bewegliche Glied (108) dem festenKern (62) benachbart ist mit einem Magnetspalt (116)dazwischen und den Druckunterschied (ΔPA)in einer Richtung zum Vergrößern des Magnetspalts(116) aufnimmt, und eine Rückstellfeder (118)zum Drängendes beweglichen Glieds (108) in einer Richtung zum Verkleinern desMagnetspalts (116).
    [3] Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Widerstandsänderungsmechanismusweiter enthält: einenDurchlass (124) zum Aufnehmen eines Kältemitteldrucks (PH,PD, Pc, PSH) auf einer Hochdruckseite des Systemsin dem magnetischen Spalt (116) und eine Kammer (80),in der die Rückstellfeder(118) untergebracht ist, zum Aufnehmen eines Kältemitteldrucks(PL, Ps, Ps, PSL) auf einerNiedrigdruckseite des Systems, wobei die Drücke (PH,PD, Pc, PSH; PL, Ps, Ps, PSL)auf der Hoch- und Niedrigdruckseite den Druckunterschied (ΔPA) hervorbringen und der Magnetspalt(116) und die Kammer (80) unabhängig vondem Inneren der Ventileinheit (50) angeordnet sind.
    [4] Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der dasbewegliche Glied (108) gleitfähig auf der Betätigungsstange(90) angebracht ist.
    [5] Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Widerstandsänderungsmechanismusweiter einen Abstandshalter (114) enthält, der auf der Betätigungsstangezwischen dem festen Kern (62) und dem beweglichen Glied(108) angeordnet ist, wobei der Abstandshalter (114)aus einem nichtmagnetischen Material besteht und einen Minimalwert desMagnetspalts (116) festlegt.
    [6] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der dieSteuereinrichtung (16, 22, 72) die Sollausstoßkapazität des Kompressors(4) auf der Grundlage von externen Informationen bestimmt.
    [7] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Steuereinrichtung(16, 22, 72) einen der Baugruppe (48)zuzuführendenStrom (I) so bestimmt, dass eine durch den Strom (I) und den Magnetspalt(116) bestimmte elektromagnetische Kraft (FEA)des Magnetkreises (M) im wesentlichen gleich groß wird wie die Treibkraft (FS) der Ventilfeder (94), wenn einetatsächlicheAusstoßkapazität des Kompressors(4) mit der Sollausstoßkapazität übereinstimmt.
    [8] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der dasSteuerventil (42) in den Einführungsdurchlass (40)eingesetzt ist und die Ventilfeder (94) das Ventilglied(100) in seine Öffnungsrichtungdrängt.
    [9] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Druckunterschiedaus den Kältemitteldrücken (PH; PL) von zwei Punkten(P1; P2) gewonnen wird,die zwischen dem Kompressor (4) und einem Kondensator (6)der Klimaanlage festgelegt sind.
    [10] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Druckunterschiedaus den Kältemitteldrücken (PD, Pc PSH;Ps Ps PSL)von zwei in dem Kompressor (4) festgelegten Punkten gewonnenwird.
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    引用文献:
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