用在汽车空调的制冷循环中的压缩机由这样的
发动机来驱动,该发 动机的转速根据车辆的行驶状况而变化,因此不能进行转速控制。为了 消除这个不便之处,通常采用一种可改变制冷剂排量的可变容积式压缩 机,以便获得足够的制冷容积,而又不会受到
发动机转速的限制。
在通常的可变容积式压缩机中,将摇摆板布置在气密形成的
曲轴箱 内,从而使其倾
角可以改变,并通过旋
转轴的旋转运动来驱动以进行摇 摆运动,并且通过摇摆板的摇摆运动在平行于
旋转轴的方向上做往复运 动的
活塞将制冷剂从
吸入室吸入相应的缸中,压缩该制冷剂,然后将其 排放到排放室中。这样,可通过改变曲
轴箱内的压
力来改变摇摆板的倾 角,从而改变活塞的冲程,以改变制冷剂的排量。该用于可变容积式压 缩机的控制阀为改变
曲轴箱内的压力提供了控制。
通常,用于可变地控制压缩机排量的控制阀将从排放室以排放压力 Pd排出的部分制冷剂引入气密形成的曲轴箱中,并通过控制这样引入的 制冷剂量来控制曲轴箱内的压力Pc。根据吸入室中的吸入压力Ps来控制 所引入的制冷剂量。即,控制阀感测出吸入压力Ps,并控制从排放室以 排放压力Pd引入曲轴箱内的制冷剂的流速,以便将吸入压力Ps保持为恒 定的
水平。
为此,该控制阀装配有用于感测吸入压力Ps的压力感测部分以及阀
门部分,该阀门部分用于根据由压力感测部分感测到的吸入压力Ps来使 从排放室通向曲轴箱的通道打开和关闭。另外,一种用于可变容积式压 缩机的控制阀装配有螺线管,该控制阀可自由地从外部设定在可变容积 操作开始时所形成的吸入压力Ps数值,该螺线管可通过外部
电流来改变 压力感测部分的设置值。该压力感测部分通常由膜盒(bellow)来实现, 但也已经提出使用膜片的控制阀。
在具有由膜片实现压力感测部分的控制阀中,感测出吸入压力Ps和
大气压力之间的相对压力,并且因此,由于车辆在高海拔道路上行驶时 与车辆在低海拔道路上行驶时大气压之间的变化,而会出现控制误差。 为了解决这个问题,已经提出了一种控制阀,其中,感测出吸入压力作 为绝对压力,从而消除了由于海拔不同而引起的控制误差(参见日本未 审
专利公开特开No.2004-36596)。
通过将由膜片密封的
真空室、阀门部分以及螺线管以该顺序布置来 形成这种控制阀,该阀门部分用于控制从排放室引入曲轴箱中的制冷剂 的流速,而该螺线管用于设定待由膜片接收的吸入压力Ps的值。
然而,传统的控制阀构造成这样,即,使制冷剂流过阀门部分和螺 线管,并因此,包含于通过制冷循环而流通的制冷剂中的金属粉尘趋于 影响螺线管,特别是其可移动部分。
图1为根据本发明第一实施例的用于可变容积式压缩机的控制阀结 构的中央纵向剖视图。图2为表示膜片的焊接部分的局部放大剖视图。图 3为表示带底套筒的压配部分的局部放大剖视图。
如图1所示,该用于可变容积式压缩机的控制阀具有设置在上面
位置 处的阀门部分。该阀门部分具有主体11,该主体11的侧部形成有端口12, 该端口用于当控制阀安装于压缩机中时与可变容积式压缩机的排放室连 通,以接收来自排放室的排放压力Pd。该端口12具有固定于其周边上的
过滤器13。用于接收排放压力Pd的端口12通过贯穿主体11内部的制冷剂 通道与在主体11顶部中央开口的端口14连通。端口14与可变容积式压缩 机的曲轴箱连通,以将受控压力Pc引入曲轴箱中。
在贯穿主体11的制冷剂通道中,端口12和端口14通过该制冷剂通道 连通,
阀座15与主体11形成为一体。阀门元件16与压力Pc从中引入的阀 座15的一侧成相对关系,且以可移向和远离阀座15的方式轴向设置。阀 门元件16与轴17一体形成,该轴17如图所示向下延伸经过阀孔,从而使 其可由主体11轴向可移动地保持。来自排放室的排放压力Pd被引入到连 接阀门元件16和轴17之间的小直径部分中。将轴17的外径设置为等于形 成阀座15的阀孔的内径,从而使阀门元件16的压力接收面积等于轴17的 压力接收面积。这使得沿图中所示向上的方向作用在阀门元件16上的排 放压力Pd的力,被沿图中所示向下的方向作用在轴17上的力抵消,从而 可防止对阀门部分的控制受到压力水平较高的排放压力Pd的负面影响。
通过
弹簧18沿阀门闭合方向推压阀门元件16,并且通过拧入端口14 中的调节螺钉19来调节弹簧18的负载。
此外,如图中所示,在主体11的下部中形成有端口20,其与可变容 积式压缩机的吸入室连通以接收吸入压力Ps。
如图所示,压力感测部分和螺线管布置在主体11的下面。更具体地, 在主体11的下端上设有一组件,该组件这样形成,即,将作为螺线管组 成元件的柱塞22、芯部23以及弹簧24容纳在形成为真空容器的带底套筒 21中,并通过金属膜片25密封该带底套筒21的开口,并且在带底套筒21 的外部设有线圈26、环形件27、壳体28以及把手29,它们由
磁性物质制 成,并且构成了用于建立磁路的磁轭。
在带底套筒21中,芯部23被刚性地压配,并且柱塞22轴向可移动地 设置在芯部23朝着阀门部分的一侧。柱塞22刚性地压配在沿着芯部23的 中央轴向延伸的轴30的一端上,并且轴30的另一端由可滑动地设置在芯 部23中的
轴承31
支撑。止动环32装配在轴30的中间部分上,并且弹簧容 纳构件33形成为通过止动环32来限制其如图所示向上的运动。弹簧24插 设在弹簧容纳构件33和轴承31之间。柱塞22由弹簧24通过轴30沿着远离 芯部23的方向推压。应该指出的是,可通过在外部调节轴承31的轴向位 置来改变弹簧24的负载。更具体地,在装配完用于可变容积式压缩机的 控制阀之后的最后调节中,带底套筒21的底部被推压以使其向内
变形, 从而改变轴承31与该底部抵靠的轴向位置,以调节弹簧24的负载。这样, 调节了控制阀的设定点。
通过将膜片25焊接在形成于带底套筒21开口端上的凸缘部分上,来 密封如上所述容纳柱塞22和芯部23的带底套筒21。例如,如图2详细所示, 将膜片25放置在带底套筒21的凸缘部分上,并且通过
激光焊接、
电阻焊 接等在真空环境下通过环形盖板34沿其整个周边将膜片25圆周焊接在凸 缘部分上,从而形成气密组件,以将其内部保持在真空下。
通过将带底套筒21的凸缘部分
定位在形成于主体11的下端处的凹槽 中,并且将该凹槽的周壁敛缝,从而借助于加强环35将该组件固定在主 体11上。然后,通过敛缝壳体28的上端36,将容纳线圈26的壳体28固定 在主体11上。
另外,在将该组件安装在主体11上时,将O形环37插设在盖板34与主 体11之间,以便将接收吸入压力Ps的腔室与大气之间密封,这样,O形环 37的实心部分的中心就定位在焊接线38径向向内的位置处。因此,防止 了由膜片的移动而产生的
应力到达焊接线38,该焊接线38由于焊接引起 的材料变化而变脆。
通过深
冲压不锈
钢材料(例如,SUS304)来形成带底套筒21。带底 套筒21要求由非磁性材料形成,以防止在螺线管通电过程中带底套筒21 吸引柱塞22,从而增加滑动阻力。然而,已知SUS304具有这样的特性, 即,当经受强冷加工时,由于其金属
晶体结构的局部变化而导致它获得 磁性。在这种情况下,通过对该带底套筒21进行
退火而使其再次制成非 磁性。
另一方面,考虑到磁路,带底套筒21也包括期望具有磁性的部分。 该部分处于这样的区域中,其中设有磁性连接在芯部23和壳体28之间的 把手29。因此,将通过深冲压而形成为笔直延伸的带底套筒21的底侧部 分的一部分如图3详细所示进一步拉伸。更具体地,带底套筒21的底侧部 分的该部分经受强冷加工以使其直径减小,从而可以使底侧部分的该部 分获得磁性,以增加磁导率。该带底套筒21的底侧部分的拉伸部分,其 直径减小以形成压配部分39,用来将芯部23刚性地压配在该带底套筒21 中。在该压配部分39中,调节芯部23的压配量,以调节在芯部23和柱塞 22之间的磁隙的大小。
应该指出的是,当该带底套筒21由
不锈钢制成时,考虑到焊接,膜 片25也由用于弹簧的不锈钢材料(称为SUS304CSP)制成。当然,带底 套筒21和膜片25的材料并不限于该不锈钢材料,而也可以将
铜用于带底 套筒21,而将铍
青铜用于膜片25。
在上述结构中,环形件27、壳体28以及把手29由磁性材料形成,以 作为该螺线管的磁路的磁轭。由线圈26产生的
磁力线穿过由壳体28、环 形件27、柱塞22、芯部23以及把手29所形成的磁路。
图1示出了用于可变容积式压缩机的控制阀的状态,其中螺线管未通 电且吸入压力Ps较高,即该空调未工作的状态。由于吸入压力Ps较高, 因此膜片25克服弹簧24的负载如图所示向下移动,以使柱塞22与芯部23
接触。结果,借助于轴17与膜片25保持接触的阀门元件16通过弹簧1 8沿 着阀闭合方向的推压而抵靠在阀座15上,并因此使阀门部分处于其完全 闭合状态。
现在假定启动汽车空调,并且通过发动机驱动可变容积式压缩机旋 转,则控制阀处于其完全闭合状态的可变容积式压缩机以最大排量工作。
当可变容积式压缩机继续以最大排量工作,以使来自吸入室的吸入 压力Ps足够低时,感测出吸入压力Ps的膜片25如图所示向上移动。随着 膜片25的该向上运动,柱塞22以与膜片25抵靠的状态移离芯部23。此时, 如果供给螺线管线圈26的控制电流设置为与空调设定
温度相对应的制冷 容积的值,则柱塞22就在吸入压力Ps、弹簧18和24的负载以及螺线管的 吸引力平衡的位置处停止。这使得借助于轴17与膜片25保持接触的阀门 元件16被膜片25向上推动以移离阀座15,从而使其设置为预定的阀门升 程。因此,制冷剂在排出压力Pd下以一流速被引入曲轴箱中,该流速被 控制为其数值取决于阀门升程,从而控制可变容积式压缩机以与控制电 流相对应的排量进行操作。
当供给螺线管的线圈26的控制电流不变时,膜片25感测出吸入压力 Ps作为绝对压力,从而控制阀门部分的阀门升程。例如,当制冷负载增 加以使吸入压力Ps较高时,膜片25如图所示向下移动,从而阀门元件16 也向下移动,以减少阀门部分的阀门升程,从而使可变容积式压缩机以 增大排量的方向工作。另一方面,当制冷负载减少以使吸入压力Ps较低 时,膜片25如图所示向上移动,以增加阀门部分的阀门升程,从而使可 变容积式压缩机以减少排量的方向工作。这样,控制阀控制可变容积式 压缩机的排量,从而使吸入压力Ps变得与由螺线管设定的值相等。
图4为根据本发明第二实施例的用于可变容积式压缩机的控制阀结 构的中央纵向剖视图。图5为表示膜片和带底套筒的放大分解剖视图。应 该指出的是,图4中与图1中在功能上相同或相似的部件由相同的附图标 记表示,并且省略了对其的详细说明。
第二实施例的用于可变容积式压缩机的控制阀与第一实施例的用于 可变容积式压缩机的控制阀的不同之处在于,改变了膜片25的形状。如 图5详细所示,该膜片25包括三个组成部分。首先,具有最大直径的基底 部分40在其中央部分形成有一孔,并且焊接在带底套筒21的凸缘部分上。 漏斗形式的中间连接部分41布置在该基底部分40上,并且圆盘42以
覆盖 中间连接部分41的上部开口的方式布置在中间连接部分41上。基底部分 40、中间连接部分41以及圆盘42例如由铍青铜形成。通过例如沿着基底 部分40的内周边缘形成突起并将基底部分40和中间连接部分41的两个内 周部分凸出焊接在一起,而使基底部分40和中间连接部分41的内周部分 沿着其整个周边相互焊接,并且例如通过激光焊接使中间连接部分41和 圆盘42的外周部分沿其整个周边相互焊接。由此形成膜片25。在这种情 况下,带底套筒21由与膜片25相同的铜材料形成,并且在真空环境下, 例如通过激光焊接将膜片25的基底部分40沿其整个周边焊接在带底套筒 21的凸缘部分上。
与由单
块薄金属板形成压力感测部分的第一实施例的控制阀相比, 该膜片25可以具有沿着移动方向更大的行程,因此可扩大阀门部分的控 制范围。
根据本发明的可变容积式压缩机的控制阀构造成这样,即,用膜片 密封其中容纳有螺线管的可移动部分的带底套筒以使组件具有真空内部 来独立形成该组件,并将该组件固定在阀门部分的主体上。另外,该组 件固定在阀门部分的主体上,并且螺线管线圈围绕它布置。因此,该控 制阀在其构造简易性方面是有利的。
前面的内容被认为只是对本发明的原理进行举例说明。另外,由于 许多改变和变化对于本领域普通技术人员而言是显而易见的,因此不希 望将本发明局限于所示和所述的确切结构和用途上,因此,所有合适的 改变和等价物都可以被认为落入在由所附
权利要求及其等同物所限定的 本发明的范围内。