CN100378324C - 用于可变容积式压缩机的控制阀 - Google Patents

Abstract

为了防止用于可变容积式压缩机的控制阀的螺线管的可移动部分受到包含在制冷剂中的金属粉尘的影响，在该控制阀中使用膜片作为压力感测部分，在带底套筒中容纳有螺线管的芯部、柱塞以及弹簧。在真空环境下将膜片焊接在所述带底套筒的开口端上，从而形成具有真空内部的组件。因此，可感测出吸入压力(Ps)作为相对于真空的绝对压力。将螺线管的可移动部分容纳在真空容器中，从而使它们不会受到包含于通过制冷循环流通的制冷剂中的金属粉尘的影响。

Description

用于可变容积式压缩机的控制阀

技术领域

本发明涉及一种用于可变容积式压缩机的控制阀，更具体地涉及这样一种用于可变容积式压缩机的控制阀，其适于控制用于汽车空调的可变容积式压缩机的制冷剂排量。

背景技术

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。

发明内容

本发明是鉴于这个问题而做出的，并且其目的是防止用于可变容积式压缩机的控制阀的螺线管的可移动部分受到包含于制冷剂中的金属粉尘的负面影响，其中使用膜片作为压力感测部分。

为了解决上面的问题，本发明提供了一种用于可变容积式压缩机的控制阀，其安装在可变容积式压缩机上，用来通过由膜片感测到的吸入压力来控制气密形成的曲轴箱内的压力，其中，螺线管的芯部和沿远离该芯部方向受到推压的柱塞容纳在带底套筒中，且将该带底套筒的开口端通过膜片来密封，以使带底套筒的内部保持气密。

通过如下结合附图的描述将了解本发明的上述和其它目的、特征以及优点，其中附图以示例的方式说明了本发明的优选实施例。

附图说明

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的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。

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的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。

具体实施方式

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。

Claims (6)

1.一种用于可变容积式压缩机的控制阀，该控制阀安装在可变容积式压缩机上，用来通过膜片感测出吸入压力来控制气密形成的曲轴箱内的压力，其特征在于：

在带底套筒中容纳有螺线管的芯部和沿着远离所述芯部的方向受到推压的柱塞，且所述带底套筒的开口端由所述膜片密封，从而保持带底套筒内部的气密性。

2.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述芯部压配在所述带底套筒中，并且通过所述芯部压配到所述带底套筒中的量来调节在所述芯部与所述柱塞之间的磁隙。

3.根据权利要求2所述的控制阀，其特征在于，所述带底套筒具有一底侧部分，其通过减少该底侧部分的直径来形成用于压配所述芯部的部分。

4.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，包括：轴，其沿轴向穿过所述芯部延伸，并且其一端固定在所述柱塞上；轴承，其设置为与所述带底套筒的底部接触，并且支撑所述轴的另一端；以及弹簧，其一端与所述轴接合，而其另一端抵靠所述轴承，并且沿远离所述芯部的方向推压所述柱塞，并且其中通过从外部使带底套筒的底部变形以使该底部内凹来改变轴承容纳弹簧的位置，从而调节弹簧的负载。

5.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述带底套筒具有形成在其开口端上的凸缘部分，该膜片沿着其整个周边圆周地焊接在该凸缘部分上，以密封所述带底套筒，并将用来在膜片从中接收吸入压力的空间和大气之间进行密封的一密封构件设置在焊接膜片位置的径向内部。

6.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述膜片包括：基底部分，在其中央部分形成有一孔，并且该基底部分焊接在形成于所述带底套筒开口端上的凸缘部分上；漏斗形中间连接部分，其内周边焊接在该基底部分的内周边上；以及圆盘，其外周边焊接在该中间连接部分的外周边上。

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