CN1230621C - 用于可变排量型压缩机的控制阀 - Google Patents

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Abstract

一种控制阀具有阀壳体(45)和被限定在所述阀壳体中的阀室(46)。阀本体(43)被容纳在阀室(45)中，用于调节供给通路(28)的开度。在阀壳体中限定压力检测室(48)。在制冷管路中的压力监视点的压力被施加于压力检测室。一个波纹管(54)位于压力检测室中。波纹管(54)具有一个可动端(54a)。传送杆(40)可滑动地被阀壳体(45)支撑着。传送杆(40)包括阀本体(43)。一个支撑弹簧(69)位于压力检测室(48)的内壁和波纹管(54)的可动端(54a)之间。弹簧(69)支撑着可动端(54a)，使得可动端(54a)可以移动。波纹管(54)的可动端(54a)包括一个凸起(68)，使得弹簧(69)和波纹管(54)的可动端(54a)相互配合。

Description

用于可变排量型压缩机的控制阀
技术领域
本发明涉及用于可变排量型压缩机的控制阀，其用于车辆空气调节器的制冷管路中，并按照曲轴室的压力改变排量。
背景技术
所述控制阀例如包括阀体，波纹管和传送杆。所述阀体的开度按照曲轴室的压力被控制。波纹管的可动端按照制冷管路的吸入压力区的压力移动。传送杆使阀体和波纹管的可动端相连，使得阀体和波纹管的可动端整体地移动。当波纹管的可动端按照吸入压力区的压力移动时，阀体借助于传送杆而移动。压缩机的排出排量被调整，从而按照阀体的位置抵销吸入压力区的压力改变。
如果波纹管的可动端简单地和传送杆接触，则在制造期间由于在波纹管中的测量误差可能使得相对于阀壳体的轴线向波纹管的轴线倾斜。如果波纹管的倾斜较大，则波纹管接触容纳所述波纹管的检测室的内壁。结果，在吸入压力区内的压力的波动不能被可靠地传递到阀体。即，使得控制阀误动作。
为了减少控制阀的误动作，提出了下面的技术。即，在波纹管的可动端上形成一个槽。传送杆的端部被装配在所述槽中。波纹管通过传送杆被阀壳体支撑着。因此，由测量误差引起的波纹管的倾斜可被校正。不过，由于所述倾斜的校正，弹性的波纹管沿着和阀壳体的轴线相交的方向产生应力。所述应力通过配合的部分提供给传送杆。因此，由于所述应力在传送杆和阀壳体之间的摩擦增加。结果，在控制阀的操作特性中的滞后增加。
发明概述
本发明的目的在于提供一种用于可变排量压缩机的控制阀，所述控制阀能够抑制波纹管的倾斜，并阻止传送杆受到由波纹管沿着和其轴向相交的方向施加的力的影响。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于安装在制冷管路中的可变排量压缩机的控制阀。所述压缩机按照曲轴室的压力改变排量。压缩机具有控制通路，所述控制通路使曲轴室和一个其中压力和曲轴室的压力不同的压力区相连。所述控制阀包括阀壳体，阀室，阀体，压力检测室，波纹管，传送杆，和弹性件。所述阀室被限定在阀壳体中。所述阀体被容纳在阀室中，用于调节控制通路的开度。所述压力检测室被限定在阀壳体中。在制冷管路中的压力监视点的压力被施加于压力检测室。所述波纹管被设置在压力检测室中。波纹管具有一个可动端。所述传送杆被阀壳体可滑动地支撑在阀室和压力检测室之间。所述传送杆按照波纹管的位移使阀体移动。波纹管按照所述压力检测室内的压力改变移动，借以使阀体移动，使得压缩机的排量被调节，从而抵销在压力检测室内的压力改变。所述波纹管的可动端和传送杆彼此接触，并且可以沿着和阀壳体的轴线相交的方向相对移动。所述弹性件被设置在压力检测室的内壁和波纹管的可动端之间。所述弹性件弹性地支撑着所述可动端，使得所述可动端可以移动。在这里，所述波纹管的可动端包括一个槽或者一个凸起，从而使得所述弹性件和所述波纹管的可动端相互配合。
通过结合附图阅读下面的说明，可以更加清楚地看出本发明的其它方面和其它优点，下面的说明以举例方式说明本发明的原理。
附图说明
通过结合附图阅读下面当前优选实施例的说明，可以更加清楚地看出本发明的目的和优点，其中：
图1是用于说明按照本发明的第一实施例的旋转斜盘型可变排量压缩机的截面图；
图2是在图1的压缩机中提供的控制阀的截面图；
图2A是表示图2所示的波纹管的可动端附近的放大的局部截面图；
图3是表示按照本发明的第二实施例的控制阀的放大的局部截面图；
图4是表示按照本发明的第三实施例的控制阀的放大的局部截面图；
图5是表示按照本发明的第四实施例的控制阀的放大的局部截面图；以及
图6是表示按照本发明的第五实施例的控制阀的放大的局部截面图。
具体实施方式
下面参照图1和图2说明按照本发明的第一实施例的控制阀CV。所述控制阀CV被用于设置在车辆空气调节器中的可变排量的旋转斜盘型压缩机中。
如图1所示，所述压缩机包括汽缸体1和所述汽缸体1的前端相连的前壳体件2和和所述汽缸体1的后端相连的后壳体件4。阀片组件3被设置在后壳体件4和汽缸体1之间。汽缸体1，前壳体件2，和后壳体件4形成压缩机的壳体。
在本实施例中，曲轴室5被限定在汽缸体1和前壳体件2之间。驱动轴6通过曲轴室5延伸，并被可转动地支撑着。曲轴6和一个外部驱动源相连，并被所述驱动源驱动，在本实施例中，所述驱动源是发动机E。
接线板11被固定在曲轴室5中的驱动轴6上，以便和驱动轴6整体地旋转。驱动板，在本实施例中是旋转斜盘12，被容纳在曲轴室5中。所述旋转斜盘12沿着驱动轴6滑动，并相对于驱动轴6的轴线倾斜。一个铰链机构13被提供在接线板11和旋转斜盘12之间。铰链机构13和接线板11使旋转斜盘12和驱动轴6整体地运动。
在汽缸体1中围绕驱动轴6的轴线L以恒定的角度间隔形成有汽缸孔1a(图1中只示出了一个)。每个汽缸孔1a容纳一个活塞20，使得活塞20可以在汽缸孔1a中往复运动。每个汽缸孔1a的开口被阀片组件3和相应地活塞20关闭。在每个汽缸孔1a内限定压缩室，其容积按照活塞20的往复而改变。每个活塞20的前端通过一对闸瓦19和旋转斜盘12的周边相连。当驱动轴6转动时旋转斜盘12转动。旋转斜盘12的转动被相应的一对闸瓦19转换成每个活塞20的往复运动。
吸入室21和排出室22被限定在阀片组件3和后壳体件4之间。排出室22位于吸入室21周围。阀片组件3具有吸入口23，吸入阀挡板24，排出口25，和排出阀挡板26。每组所述吸入口23、吸入阀挡板24、排出口25和排出阀挡板26相应于一个汽缸孔1a。
当每个活塞20从顶部死点位置向着底部死点位置运动时，在吸入室21中的制冷气体经过相应的吸入口23和吸入阀挡板24流入相应的汽缸孔1a。当每个活塞20从底部死点位置向顶部死点位置运动时，在相应的汽缸孔1a中的制冷气体被压缩到预定压力，并通过相应的排出口25和排出阀挡板26从排出室22排出。
用于控制曲轴室5的压力，或者曲轴室压力Pc的机构包括放出通路27，供给通路28和控制阀CV。通路27、28被形成在壳体中。放出通路27使暴露于吸入压力Ps的一个区(吸入压力区)，或者吸入室21与曲轴室5相连。供给通路28使暴露于排出压力Pd的一个区(排出压力区)，或排出室22，与曲轴室5相连。控制阀CV位于供给通路28中。
控制阀CV调节供给通路28的开度，从而调节从排出室22到曲轴室5的制冷气体的流量。曲轴室压力Pc按照从排出室22到曲轴室5流动的制冷气体的流量和制冷气体从曲轴室5通过放出通路27流入吸入室21的流量之间的关系而改变。曲轴室压力Pc和通过活塞20的汽缸孔1a中的压力之间的差按照曲轴室压力Pc而改变，其改变旋转斜盘12的倾斜角度。这又改变每个活塞20的冲程和压缩机排量。
车辆用的空气调节器的制冷管路由压缩机和外部制冷管路30构成。外部制冷管路30使排出室22和吸入室21相连，并且包括冷凝器31，膨胀阀32和蒸发器33。下游管35位于外部制冷管路30的下游位置。下游管35使蒸发器33的出口和压缩机的吸入室21相连。上游管36位于外部制冷管路30的上游部分。上游管36使压缩机的排出室22和冷凝器31的入口相连。
在制冷管路中流动的制冷剂的流量越大，管路或管道的每单位长度的压力损失越大。即，在压力监视点P1，P2之间的压力损失(压力差)和管路中的制冷剂的流量呈正相关的关系。检测压力监视点P1，P2之间的压力差便能够间接地检测在制冷管路中的制冷剂的流量。以后，在压力监视点P1，P2之间的压力差将被称为压力差ΔPd。
如图2所示，第一压力监视点P1位于排出室22中，其压力等于上游管36的最上游部分的压力。第二压力监视点P2被设置在沿着上游管36的中部的和第一压力监视点P1离开一个预定距离的位置。在第一压力监视点P1的压力PdH通过第一压力引入通路37施加于排量控制阀CV。在第二压力监视点P2的压力PdL通过第二压力引入通路38施加于排量控制阀CV。
控制阀CV具有供给控制部分59和电磁线圈60。供给控制部分59控制供给通路28的开度(节流量)，供给通路28使排出室22和曲轴室5相连。电磁线圈60作为电磁启动器用于根据外部提供的电流控制位于控制阀CV中的传送杆40。具体地说，电磁线圈60根据外部施加的电流通过传送杆40对波纹管54施加一个力，所述波纹管54将在下面说明。传送杆40包括远端部分41，连接器42，阀体部分43，和导向部分44。阀体部分43位于传送杆40基本上为中心的位置，并作为导向部分44的一部分。
控制阀CV的阀壳体45具有插塞45a，上半本体45b，和下半本体45c。在上半本体45b中限定阀室46和连通通路47。压力检测室48被限定在上半本体45b和插塞45a之间。
传送杆40在阀室46和连通通路47中沿阀壳体45的轴向L运动。阀室46按照传送杆40的轴向位置选择地和连通通路47连接和断开。连通通路47借助于被装配在连通通路47中的传送杆40的远端部分41和压力检测室48隔开。
下面将要说明的静止铁心62的上端面作为阀室46的底壁。从阀室46沿轴向延伸的第一阀口51通过供给通路28的上游部分使阀室46和排出室22相连。从连通通路47沿径向延伸的第二阀口52通过供给通路28的下游部分使连通通路47和曲轴室5相连。因而，第一阀口51，阀室46，连通通路47和第二阀口52作为控制通路或者供给通路28的一部分，其使排出室22和曲轴室5相连。
传送杆40的阀体部分43位于阀室46中。在阀室46和连通通路47之间的台阶作为阀座53。当传送杆40从图2的位置(最低位置)移动到阀体部分43和阀座53接触的最高位置时，连通通路47被隔离。即，阀体部分43作为用于选择地使供给通路28打开和关闭的阀体。
有底的圆柱形的波纹管54被设置在压力检测室48内。波纹管54由金属材料制成。波纹管54最好由主要用铜制成的合金制成。波纹管54的上端的固定端54b例如通过焊接被固定到阀壳体45的插塞45a上。压力检测室48被波纹管54分成第一压力室55和第二压力室56。
如图2A所示，在作为波纹管54的下端的可动端54a上形成凸起68，并且所示凸起面向传送杆40。波纹管54被安装处于压缩状态。因此，凸起68的下端面68a利用由波纹管54的压缩产生的向下的力被压在远端部分41的上端面41a上。可动端54a，或者波纹管54，以及远端部分41，或传送杆40沿和阀壳体45的轴线L相交的方向被相对移动。
一个弹性件，其在第一实施例中是由线圈弹簧构成的支撑弹簧69，被设置在压力检测室48的内底面和波纹管54的可动端54a之间。支撑弹簧69的近端被装配到弹簧座48a中，所述弹簧座被形成在压力检测室48的内底面上。支撑弹簧69的远端通过凸起68的圆周表面68b被装配在可动端54a。在支撑弹簧69的中心空间作为槽69a，在槽69a中装配着可动端54a的凸起68。如上所述，波纹管54的可动端54a通过支撑弹簧69和可以沿轴线L的方向位移的弹簧座48a被阀壳体45弹性地支撑着。
第一压力室55通过在插塞45a中形成的P1开口57以及第一压力引入通路37和第一压力监视点P1相连，所述第一压力监视点是排出室22。第二压力室56通过阀壳体45的上半本体45b中形成的P2开口58以及第二压力引入通路38和第二压力监视点P2相连。因此，第一压力室55暴露于在第一压力监视点P1监视的压力PdH之下，第二压力室56暴露于在第二压力监视点P2监视的压力之下。
电磁线圈60包括容纳杯61。静止铁心62被装配在容纳杯61的上部。在容纳杯61内限定电磁线圈室63。可动铁心64被容纳在电磁线圈63中，使得沿着阀壳体45的轴线运动。在静止铁心62的中心部分形成有轴向延伸的导向孔65。传送杆40的导向部分44被设置使得在导向孔65中沿轴向运动。导向部分44的下端被固定在电磁线圈室63中的可动铁心64上。因而，可动铁心64和传送杆40成一个整体垂直地运动。
在电磁线圈室63中，线圈弹簧66位于静止铁心62和可动铁心64之间。弹簧66迫使可动铁心64离开静止铁心62，并迫使传送杆40或阀本体部分43从图面看来向下运动。
线圈67围绕静止铁心62和可动铁心64绕制。线圈67和驱动电路71相连，驱动电路71和控制器70相连。控制器70和外部信息检测器72相连。控制器70接收来自检测器72的外部信息(空气调节器的通断状态，乘客室内的温度以及目标温度)。根据接收的信息，控制器70命令驱动电路71向线圈67提供驱动信号。线圈67在静止铁心62和可动铁心64之间产生其大小取决于提供个电流值的电磁力。提供给线圈67的电流值借助于控制提供给线圈67的电压控制。在本实施例中，提供给线圈67的电压利用负载比控制。
控制阀CV的开度由传送杆40的位置确定。
如图2所示，当没有电流被提供给线圈67时(负载比＝0％)，在确定传送杆40的位置时，波纹管54和弹簧66的向下的力起主要作用。结果，传送杆40运动到图2所示的其最下方的位置，使得阀本体部分43全部打开连通通路47。因而，使曲轴室压力Pc最大。因此，在曲轴室压力Pc和通过活塞20的汽缸孔1a中的压力之间的差增加，这使得旋转斜盘12倾斜角和压缩机的排量最小。
当相应于在负载比范围内的最小负载比(负载比＞0％)的电流被提供给线圈67时，波纹管54和弹簧66的向上的电磁力超过向下的电磁力，因而传送杆40向上运动。在这种状态下，向上的电磁力和弹簧66的向下的力的合力反抗波纹管54的力和基于在压力监视点P1、P2之间的压力差(ΔPd＝PdH-PdL)的力以及支撑弹簧69的向上的力的合力。相对于阀座53的传送杆40的阀本体部分43的位置被这样确定，使得向上的力和向下的力平衡。
当发动机E的速度降低时，在制冷管路中的制冷剂的流量减少。此时，基于压力差ΔPd的向下的力减少，因而传送杆40(阀体部分43)向上运动，这使得连通通路47的开度减小。因而，曲轴室压力Pc减小，并且曲轴室压力Pc和每个汽缸孔1a中的压力之间的差减小。因而，旋转斜盘12的倾斜角增加，这使得压缩机的排出排量增加。
当压缩机的排出排量增加时，在制冷管路中的制冷剂的流量增加，这使得压力差ΔPd增加。当发动机E的速度增加时，在制冷管路中的制冷剂的流量增加。此时，基于压力差ΔPd的向下的力增加，因而传送杆40(阀体部分43)向下运动，这使得连通通路47的开度增加。相应地，曲轴室压力Pc增加，因而曲轴室压力Pc和每个汽缸孔中的压力之间的差增加。因而，旋转斜盘12的倾斜角减少，这使得压缩机的排出排量减少。当压缩机的排出排量减小时，在制冷管路中的制冷剂的流量减小，这使得压力差ΔPd减小。
如果加到线圈67的电压的负载比增加从而增加向上的电磁力，则传送杆40向上运动，因而连通通路47的开度减少。结果，压缩机排量增加，并且压力差ΔPd增加。
如果加到线圈67的电压的负载比减少从而减少向上的电磁力，则传送杆40向下运动，因而连通通路47的开度增加。结果，压缩机排量减小，并且压力差ΔPd减小。
如上所述，压力差ΔPd的目标值由施加于线圈67上的负载比确定。控制阀CV按照压力差ΔPd的改变自动地确定传送杆40的位置，从而使压力差ΔPd保持在所述目标值。压力差ΔPd的目标值通过调节加于线圈67的负载比被改变。
图1和图2的实施例具有以下的优点。
波纹管54的可动端54a接触传送杆40，并且沿着和阀壳体45的轴线L相交的方向相对运动。因此，阻止传送杆40免受波纹管54的应力的影响，所述波纹管54因为沿和轴线L相交的方向的允差而趋于弹性地倾斜。此外，在传送杆40和阀壳体45之间的由于应力而产生的摩擦的增加得以避免。因而，控制阀CV的操作特性中的滞后被减少。
波纹管54的可动端54a通过支撑弹簧69被阀壳体45支撑着，所述支撑弹簧69被装配在可动端54a上。因此，波纹管54的倾斜由阀壳体45通过支撑弹簧69校正。
支撑弹簧69位于凸起68的外部。因此，容易应用直径相当大的线圈弹簧作为支撑弹簧69。因而，改善了设计的灵活性。
线圈弹簧被用作支撑弹簧69。因为线圈弹簧具有中心空间，在线圈弹簧中的空间被用作槽69a。
本领域技术人员应当理解，不脱离本发明的范围和构思，本发明可以用许多其它的方式实施。具体地说，应当理解，本发明可以用以下的形式实施。
图3表示本发明的第二实施例。第二实施例是第一实施例的改型。在第二实施例中，槽81被形成在波纹管54的可动端54a上，支撑弹簧69的远端部分被装配在槽81中。在这种情况下，槽81被形成在波纹管54的内部空间中。因而，控制阀CV的尺寸沿着轴线L被减到最小。槽81的内端面81a和远端部分41的上端面41a接触。
图4表示本发明的第三实施例。第三实施例是第一实施例的一种改型。在第三实施例中，凸起68的下端面68a是半球形的。在这种情况下，即使在波纹管54倾斜时，相应于波纹管54的位移的力被容易地沿着轴线L施加到传送杆40上。因此，控制阀CV能够以合适的方式操作。远端部分41的上端面41a可以是半球形的。
图5表示本发明的第四实施例。第四实施例是第一实施例的改型。在第四实施例中，支撑弹簧69是一个圆锥形的线圈弹簧。因为圆锥形线圈弹簧是结实的，可以承受弯曲载荷，波纹管54的倾斜更容易被校正。
可以使用盘形弹簧作为支撑弹簧69。
可以使用橡胶元件作为弹性元件。
图6表示本发明的第五实施例。第五实施例是第一实施例的一种改型。在第五实施例中，第一压力监视点P1位于吸入压力区，其包括蒸发器33和吸入室21。具体地说，第一压力监视点P1位于下游管35中。第二应力监视点P2也位于吸入压力区中和第一压力监视点P1的下游。具体地说，第二压力监视点P2位于吸入室21中。
第一压力监视点P1可以位于排出压力区，其包括排出室22和冷凝器31，第二压力监视点P2可以位于吸入压力区，其包括蒸发器33和吸入室21。
连通通路47可以通过控制阀CV的第二阀部分52和供给通路28的上游部分和排出室22相连，并且阀室46可以通过控制阀CV的第一阀口51和供给通路28的下游部分和曲轴室5相连。
在外部控制的电磁线圈60可以从控制阀CV取消，因而控制阀CV可以是内部控制阀。
控制阀CV的压力检测部件可以按照吸入压力Ps，曲轴室压力Pc，或者排出压力Pd中的一个进行操作。例如，在图1-6所示的实施例中，可以只提供一个压力监视点P1，并且第二压力室56可以暴露于大气压(恒压)，或者被抽成真空。
控制阀CV可以用作排放控制阀，通过控制排放通路27的开度代替控制供给通路28，控制曲轴室压力Pc。
本发明可以在摆动型可变排量压缩机的控制阀中实施。
因此，这些例子和实施例是说明性的，而不是限制性的，本发明不限于这里给出的细节，在所附权利要求的范围内可以修正。

Claims (9)

1.一种用于安装在制冷管路中的可变排量压缩机的控制阀，其中所述压缩机按照曲轴室(5)的压力改变排量，所述压缩机具有控制通路(27，28)，所述控制通路使曲轴室(5)和一个其中压力和曲轴室的压力不同的压力区相连，所述控制阀包括：
阀壳体(45)；
阀室(46)，其被限定在阀壳体(45)中；
阀体(43)，其被容纳在阀室(46)中，用于调节控制通路(27，28)的开度；
压力检测室(48)，其被限定在阀壳体(45)中，其中在制冷管路中的压力监视点的压力被施加于压力检测室(48)；
波纹管(54)，其被设置在压力检测室(48)中，所述波纹管具有一个可动端(54a)；
传送杆(40)，其被阀壳体(45)可滑动地支撑在阀室(46)和压力检测室(48)之间，所述传送杆(40)按照波纹管(54)的位移使阀体移动，其中所述波纹管(54)按照所述压力检测室(48)内的压力的改变而移动，借以使阀体(43)移动，使得压缩机的排量被调节，从而抵销在压力检测室内的压力改变，并且所述波纹管(54)的可动端(54a)和传送杆(40)彼此接触，并且可以沿着和阀壳体(45)的轴线相交的方向相对移动，所述控制阀的特征在于：
弹性件(69)，所述弹性件被设置在压力检测室(48)的内壁和波纹管(54)的可动端(54a)之间，其中所述弹性件(69)弹性地支撑着所述可动端(54a)，使得所述可动端可以移动，其中所述波纹管(54)的可动端(54a)包括一个槽(81)或者一个凸起(68)，从而使得所述弹性件(69)和所述波纹管(54)的可动端(54a)相互配合。
2.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述弹性件是线圈弹簧。
3.如权利要求2所述的控制阀，其特征在于，所述线圈弹簧是圆锥形弹簧。
4.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述凸起是半球形的。
5.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述波纹管(54)在压力检测室(48)中限定第一压力室(55)和第二压力室(56)，并且其中在制冷剂管路中的第一压力监视点(P1)的压力被施加于第一压力室(55)，并且在第二压力监视点(P2)的压力被施加于第二压力室(56)，所述第二压力监视点是所述第一压力监视点(P1)的上游。
6.如权利要求5所述的控制阀，其特征在于，其中波纹管(54)按照在第一压力室(55)和第二压力室(56)之间的压力差的改变移动。
7.如权利要求5或6所述的控制阀，其特征在于，所述制冷管路具有排出压力区，并且其中第一和第二压力监视点(P1，P2)位于排放压力区中。
8.如权利要求5或6所述的控制阀，其特征在于，所述制冷管路具有吸入压力区，并且其中所述第一和第二压力监视点(P1，P2)位于所述吸入压力区中。
9.如权利要求5或6所述的控制阀，其特征在于，还包括启动器(60)，用于按照外部提供的电流对波纹管(54)施加力，其中由所述启动器(60)施加的力反应在第一压力室(55)和第二压力室(56)之间的压力差的目标值，并且其中波纹管(54)使阀体(43)这样移动，使得所述压力差跟踪所述目标值。
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