CN1760544A - 用于可变容积式压缩机的控制阀 - Google Patents

Abstract

一种用于可变容积式压缩机的控制阀，其改善了轴(该轴将抽吸压力的变化传递给阀元件)的可滑动性并提高了可控制性。在用于可变容积式压缩机的控制阀中，其中螺线管的柱塞分为两部分，即第一柱塞和第二柱塞，并且一隔膜布置在它们之间用于感测抽吸压力，该第二柱塞由沿着远离该隔膜的方向推动第二柱塞的弹簧保持，并且简单地使其与一轴接触，该轴将由该隔膜感测的抽吸压力的变化传递给阀元件。通过这种结构，即使当由螺线管生成吸引力以使第二柱塞运动时，也不会有结合力作用在轴上，因此防止损坏该轴的可滑动性，这可提高可控制性。

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，特别是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的排放量。

背景技术

用于汽车空调的制冷循环中的压缩机由发动机驱动，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。基于此，通常采用能够改变制冷剂排放量的可变容积式压缩机，以便能够在不受发动机转速限制的情况下获得足够的制冷能力。

在可变容积式压缩机中，通常，旋转斜盘布置在气密形成的曲轴箱中，这样它的倾斜角度可以变化，并且该旋转斜盘由旋转轴的旋转运动驱动以进行摇摆运动，且通过该旋转斜盘的摇摆运动而使得沿与旋转轴平行的方向进行往复运动的活塞将制冷剂从抽吸腔室吸入相关的缸中，压缩该制冷剂，然后将压缩的制冷剂排出至排放腔室中。在此期间，旋转斜盘的倾斜角度可以通过改变曲轴箱内的压力而变化，从而改变活塞的冲程，以改变制冷剂排放量。用于可变容积式压缩机的控制阀对曲轴箱中的压力变化进行控制。

通常，可变地控制压缩机的排放量的用于可变容积式压缩机的控制阀操作，从而将以排放压力Pd从排放腔室排出的一部分制冷剂引入气密形成的曲轴箱中，从而通过控制这样引入的制冷剂量来控制曲轴箱中的压力Pc。例如，通过根据抽吸腔室中的抽吸压力Ps来控制引入制冷剂的量的已知方法，来进行对所引入制冷剂的量的控制。即，用于可变容积式压缩机的控制阀感测抽吸压力Ps，并控制以排放压力Pd从排放腔室引入曲轴箱内的制冷剂的流速，从而将抽吸压力Ps保持在预定水平。

为此，用于可变容积式压缩机的控制阀配备有用于感测抽吸压力Ps的压力感测部分以及阀部分，该阀部分用于根据由该压力感测部分感测出的抽吸压力Ps使得从抽吸腔室通向曲轴箱的通道打开和关闭。另外，一种类型的用于可变容积式压缩机的控制阀能够在可变容积操作开始时在外部自由地设置抽吸压力Ps的值，该控制阀配备有螺线管，该螺线管使得通过外部电流对压力感测部分进行设置。

随便提及，可在外部控制的传统的用于可变容积式压缩机的控制阀包括用于控制所谓的无离合器可变容积式压缩机的类型，该无离合器可变容积式压缩机构造成，可在发动机和其上装配有旋转斜盘的旋转轴之间不设置电磁离合器的情况下，使发动机与旋转轴直接相连，用于执行和禁止向发动机传送驱动力(例如，参见日本未审专利公报(特开)No.2000-110731(段落号[0010]和[0044]以及图1))。

该控制阀包括：阀部分，其使得在排放腔室和曲轴箱之间连通的通道打开和关闭；螺线管，用于生成使得阀部分沿着关闭方向操作的电磁力；以及压力感测部分，用于在抽吸压力Ps变得小于大气压力时使得阀部分沿着打开方向操作，这些部件按该顺序布置。因此，当螺线管没有通电时，阀部分处于完全打开状态，从而曲轴箱中的压力Pc可保持为接近排放压力Pd的压力。这致使旋转斜盘基本上与旋转轴成直角，从而使得该可变容积式压缩机以最小排放量操作。因此，即使当发动机与旋转轴直接相连时也可以将制冷剂排放量基本上减小至大约零，这使得可除去电磁离合器。

然而，用于不使用电磁离合器的控制可变容积式压缩机的传统控制阀构造成，使得压力感测部分和阀部分设置成将螺线管插设在它们之间，并且通过螺线管将抽吸压力Ps引到压力感测部分，该压力感测部分比较抽吸压力Ps和大气压力。这需要螺线管整体容纳在压力室内，并因此需要考虑耐压性来设计螺线管的部件。

为了消除该不便之处，本申请人提出了一种用于可变容积式压缩机的控制阀，其构造成将螺线管的柱塞分为第一柱塞和第二柱塞，并且将诸如隔膜或波纹管的压力感测元件插设在它们之间，用于感测抽吸压力Ps，从而抽吸压力Ps与螺线管布置在其中的大气压力隔开(日本专利申请No.2003-289581)。

另外，本申请人提出了一种用于可变容积式压缩机的控制阀，其将所分开的柱塞中的一个容纳在真空容器中，并用隔膜来密封该真空容器的开口，从而该隔膜将抽吸压力Ps与螺线管的线圈布置在其中的大气压力隔开(日本专利申请No.2004-125532)。下面，将详细地描述该控制阀的构造。

图2是表示用于可变容积式压缩机的该控制阀的构造的剖视图。

该控制阀包括阀部分，如图2的上部所示，该阀部分接收来自压缩机的排放腔室的排放压力Pd以将受控压力Pc供应给曲轴箱。该阀部分包括：阀座101；阀元件102，其以与阀座相对的关系布置在下游侧；以及弹簧103，其沿着阀关闭方向推动阀元件102。阀元件102与轴104一体形成，该轴形成为具有与阀孔的内径相等的外径，并以可轴向往复运动的方式保持在一主体中。

如图2的下部所示，布置有一螺线管。该螺线管包括芯部106和第一柱塞107(它们布置在有底套筒105的内部)、以及第二柱塞108和线圈109(它们布置在有底套筒105的外部)，将隔膜110设置在第一柱塞107和第二柱塞108之间，从而隔膜110密封有底套筒105的开口端。在有底套筒105内部，第一柱塞107固定在轴111上，该轴111布置成延伸通过芯部106的中央，并且轴111沿着使得第一柱塞107移离芯部106的方向被推动，从而第一柱塞107与隔膜110的内表面接触。

将在该可变容积式压缩机的抽吸腔室中的抽吸压力Ps引入第二柱塞108所布置的空间中，并且隔膜110感测抽吸压力Ps。第二柱塞108固定在轴104的一端部上(该端部与设置阀元件102的端部相对)，并且还被弹簧113以比阀部分的弹簧103更大的负载沿着移离隔膜110的方向推动。这样将轴104向上推动，如图2所示，并且当控制阀不操作时，阀部分保持为完全打开状态，如图2所示。因此，在该状态中，即使压缩机的转轴通过发动机驱动而旋转，压缩机也会以最小排放量操作。

现在，如果向螺线管的线圈109供应控制电流，则第一柱塞107和第二柱塞108彼此磁耦合(隔膜插设在其间)，从而作为一个柱塞起作用。此时，第一柱塞107和第二柱塞108的轴向位置确定了阀部分的阀升程，并且根据供应给线圈109的控制电流来设定阀升程。另一方面，隔膜110接收抽吸压力Ps，并因此根据抽吸压力Ps而沿轴向移动。隔膜的移位通过第二柱塞108和轴104传递给阀元件102。

因此，用于可变容积式压缩机的该控制阀通过在排放压力Pd下将制冷剂流控制为根据供应给线圈109的控制电流的流速，从而将在压力Pc下的制冷剂引入曲轴箱中。这使得压缩机以根据控制电流的移位操作。在该状态中，如果抽吸压力Ps升高，则隔膜110就如图2所示向下移动，而如果抽吸压力降低，则隔膜110就如图2所示向上移动。根据隔膜110的移位，阀部分的阀升程改变从而调节曲轴箱中的压力Pc，并因此将压缩机的移位控制为使得抽吸压力Ps变得等于由螺线管设定的值。

然而，在上述控制阀中，与阀元件一体形成的轴还具有引导第二柱塞的功能。因此，当第二柱塞通过由螺线管在第二柱塞上生成的吸引力而沿轴向运动时，第二柱塞根据沿轴向推动第二柱塞的弹簧的状态而倾斜，从而结合力(a couple of forces)作用在保持于主体中的轴上，这显著地损坏了轴的轴向可滑动性，从而阀元件不能平滑地运动。

发明内容

本发明是考虑到该问题而作出的，并且其目的是提供一种用于可变容积式压缩机的控制阀，其改善了轴(该轴将抽吸压力的变化传递给阀元件)的可滑动性并提高了可控制性。

为了解决上述问题，本发明提供了这样一种用于可变容积式压缩机的控制阀，其中将一螺线管的柱塞分为第一柱塞和第二柱塞，并且一压力感测元件布置在该第一柱塞和第二柱塞之间，用于感测抽吸压力，该第二柱塞通过一轴将由该压力感测元件感测的抽吸压力的变化传递给一阀元件，其中该第二柱塞由沿着远离该压力感测元件的方向推动第二柱塞的弹簧保持，并且使其与所述轴接触。

从下面结合附图的描述中将明白本发明的上述和其它目的、特征和优点，附图以示例的方式显示了本发明的优选实施例。

附图说明

图1是本发明的用于可变容积式压缩机的控制阀的结构的中央纵剖视图。

图2是表示用于可变容积式压缩机的传统控制阀的结构的剖视图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细地描述本发明的实施例。

图1是根据本发明用于可变容积式压缩机的控制阀的结构的中央纵剖视图。

该控制阀设置有阀部分，如图1的上部所示。该阀部分包括一主体11，该主体形成有侧开口，该侧开口与可变容积式压缩机的排放腔室连通以形成用于接收来自排放腔室的排放压力Pd的端口12。端口12具有固定在其周边上的过滤器13。用于接收排放压力Pd的端口12通过一制冷剂通道与在主体11的顶部开口的端口14连通，该制冷剂通道形成为通过主体11的内部。端口14与可变容积式压缩机的曲轴箱连通，从而将受控压力Pc传递给曲轴箱。

在制冷剂通道(端口12通过该制冷剂通道与端口14贯穿主体11连通)中，阀座15与主体11一体形成。以与阀座15的从其传递压力Pc的一侧成相对的关系，阀元件16以可朝向和远离阀座15运动的方式沿轴向布置。阀元件16与轴17一体形成，该轴17向下(如图中所示)延伸通过阀孔，从而其由主体11可沿轴向运动地保持。将来自排放腔室的排放压力Pd引入小直径部分中，该小直径部分连接在阀元件16和轴17之间。将轴17的外径设定为与形成阀座15的阀孔的内径相等，从而阀元件16的压力接收面积与轴17的压力接收面积相等。这使得沿向上方向(如图1中所示)作用在阀元件16上的排放压力Pd的力被沿向下方向(如图1中所示)作用在轴17上的力抵消，从而防止了阀部分的控制被处于较高压力水平的排放压力Pd不利地影响。

阀元件16由弹簧18沿着阀关闭方向推动，并且弹簧18的负载通过旋拧在端口14中的调节螺钉19来调节。

另外，与可变容积式压缩机的抽吸腔室连通以接收抽吸压力Ps的端口20，形成在主体11的下部中，如图1所示。

主体11的下端刚性地压配在本体21中，该本体由磁性材料形成并形成螺线管的一部分。第二柱塞22布置在本体21内部作为螺线管的分开柱塞之一。第二柱塞22具有形成在其上端面中央的孔(如图1所示)，从而该孔的内径比轴17的外径大。轴17由所述主体以可沿轴向往复运动的方式几乎没有任何间隙地保持，该轴17的下端面与该孔的底部接触。轴17的下端面形成为具有弧形截面，这使得即使当轴17没有以精确的直角与孔的底部接触时，也可以防止由于第二柱塞22的垂直运动而在轴17上生成结合力。第二柱塞22还形成为具有T形截面，并且其凸缘23的下表面(如图1所示)与本体21的上表面(如图1所示)相对。这使得在凸缘23和本体21的相对表面之间生成轴向吸引力，从而有助于阀部分沿着阀关闭方向快速运动。另外，第二柱塞22由弹簧24推动，该弹簧布置在第二柱塞和形成在本体21内部的台阶部分之间，如图1中上侧所示。弹簧24具有比弹簧18更大的负载，该弹簧18沿着阀关闭方向推动阀元件16。因此，当螺线管没有通电时，第二柱塞22可向上推动轴17，直到轴17和与端口20连通的腔室的顶部(ceiling)接触，并且将阀元件16保持在其完全打开位置。弹簧24还保持第二柱塞22的比其凸缘23低的部分，从而弹簧24具有引导第二柱塞22的功能。

在第二柱塞22的下方(如图1所示)，布置有压力感测部分和螺线管的其余组成部分。更具体地，在第二柱塞22的下方(如图1所示)布置有一组件，通过将作为螺线管的另一分开柱塞的第一柱塞26、芯部27和弹簧28容纳在形成真空容器的有底套筒25中，并用金属隔膜29密封该有底套筒25的开口从而形成所述组件，并且在有底套筒25的外部，布置有线圈30、以及与本体21一体形成的壳体31和把手32，该壳体和把手构成了用于形成磁路的磁轭。

芯部27刚性地压配在有底套筒25中，并且在有底套筒25中，第一柱塞26以可轴向往复运动的方式布置在芯部27的朝向阀部分的一侧。第一柱塞26刚性地压配在轴33的一端上，该轴33沿轴向在芯部27的中央延伸，并且轴33的另一端由轴承34(其可滑动地布置在芯部27中)支撑。止动环35装配在轴33的中间部分上，并且弹簧接收元件36设置成使其向上(如图1所示)运动由止动环35限制。弹簧28插设在弹簧接收元件36和轴承34之间。第一柱塞26由弹簧28通过轴33沿着远离芯部27的方向推动。应理解，有底套筒25的底部被推动以向内变形，从而改变轴承34的轴向位置以调节弹簧28的负载。因此，调节了控制阀的设定点。

如上所述有底套筒25容纳有第一柱塞26和芯部27，通过将隔膜29焊接在形成于有底套筒25的开口端的凸缘部分上来密封有底套筒25，从而形成气密封组件以将其内部保持为真空。

在上述结构中，本体21、壳体31和把手32由磁性物质形成，以用作螺线管的磁路的磁轭。由线圈30产生的磁力线经过由壳体31、本体21、第二柱塞22、第一柱塞26、芯部27和把手32形成的磁路。

图1表示用于可变容积式压缩机的控制阀的状态，其中螺线管没有通电并且抽吸压力Ps较高，即，其中空调没有操作的状态。由于抽吸压力Ps较高，因此隔膜29抵抗弹簧28的负载向下(如图1所示)移动，以使得第一柱塞26与芯部27接触。另一方面，第二柱塞22被弹簧24向上(如图1所示)推动，从而其移离隔膜29，并因此通过轴17将阀元件16朝向其完全打开位置推动。因此，即使当在上述状态中可变容积式压缩机的转轴没有被发动机驱动以旋转时，该可变容积式压缩机也以最小排放量操作。

现在，当向螺线管的线圈30供应最大控制电流时，如在起动汽车空调的情况下，第一柱塞26通过高抽吸压力Ps而向下(如图1所示)压，以使其与芯部27接触，从而即使第一柱塞26被芯部27吸引，其仍保持在同一位置。因此，在这种情况下，第一柱塞26和芯部27如同它们为固定芯部一样动作，从而第一柱塞26抵抗弹簧24的推力通过隔膜29而吸引第二柱塞22。第二柱塞22被吸引以与隔膜29接触，从而第二柱塞22向下运动，如图1所示。这允许弹簧18向下推动阀元件16，从而使得阀元件16座靠在阀座15上，以完全关闭阀部分。这阻塞了从排放腔室延伸至曲轴箱的通道，从而可变容积式压缩机迅速转换为以最大排放量操作。此时，第二柱塞22只与轴17接触但不受限制，从而即使当第二柱塞22根据引导第二柱塞22的弹簧24的情况而将以倾斜状态运动时，也没有结合力作用在轴17上，因此不会损坏轴17的轴向可滑动性。

当该可变容积式压缩机继续以最大排放量操作以使得抽吸腔室的抽吸压力Ps足够低时，隔膜29感测抽吸压力Ps并试图向上运动，如图1所示。此时，如果供应给螺线管的线圈30的控制电流根据空调的设定温度降低，则处于吸引状态的第二柱塞22和第一柱塞26一致地向上(如图1所示)运动到相应的位置，在所述位置处抽吸压力Ps、弹簧18、24和28的负载、以及螺线管的吸引力平衡。这使得阀元件16被第二柱塞22向上推动以移离阀座15，从而被设定为预定阀升程。因此，处于排放压力Pd的制冷剂以这样的流速被引入曲轴箱中，即根据阀升程控制该流速的值，从而该可变容积式压缩机转换为以对应于控制电流的排放量操作。

然后，当供应给线圈30的控制电流不变时，隔膜29感测抽吸压力Ps作为绝对压力，从而控制阀部分的阀升程。例如，当制冷负载增加而使得抽吸压力Ps较高时，第一柱塞26向下移动(如图1所示)，从而阀元件16也向下运动以减少阀部分的阀升程，由此使得可变容积式压缩沿着增加排放量的方向操作。另一方面，当制冷负载下降而使得抽吸压力Ps较低时，第一柱塞26向上移动(如图1所示)，以增加阀部分的阀升程，从而使得可变容积式压缩机沿着减少排放量的方向操作。因此，该控制阀控制可变容积式压缩机的排放量，从而使得抽吸压力Ps等于由螺线管设定的值。

这样已经描述了本发明的优选实施例，但是本发明并不限于该优选实施例。例如，尽管在上述实施例中，第一柱塞26容纳在真空容器中且感测抽吸压力Ps作为绝对压力，但是这并不限于此，而本发明还可应用于这种类型的可变容积式压缩机，其中使得容纳第一柱塞26的部分对大气压力开放，从而比较抽吸压力Ps和大气压力。另外，尽管在上述实施例中压力感测部分由隔膜形成，但是其也可以由波纹管形成。

根据本发明用于可变容积式压缩机的控制阀构造成，用于将抽吸压力的变化传递给阀元件的轴并不具有引导第二柱塞的功能，因此即使当第二柱塞通过由螺线管生成的吸引力而沿轴向运动时第二柱塞倾斜，也能防止轴的倾斜对轴产生影响，这样的优点是提高了可控制性。

以上所述仅作为本发明原理的示例性说明。另外，由于对于本领域技术人员容易进行各种修改和改变，并不期望将本发明限制于所显示和描述的确切结构和应用，因此所有适当的修改和等价物都视为落在所附权利要求及其等价物中的本发明的范围内。

Claims (3)

1、一种用于可变容积式压缩机的控制阀，其中将一螺线管的柱塞分为第一柱塞和第二柱塞，并且一压力感测元件布置在该第一柱塞和第二柱塞之间，用于感测抽吸压力，该第二柱塞通过一轴将由该压力感测元件感测的抽吸压力的变化传递给一阀元件，

其中，该第二柱塞由沿着远离该压力感测元件的方向推动第二柱塞的弹簧保持，并且使其与所述轴接触。

2、根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述第二柱塞在其与所述轴相对的一侧的表面中央形成有一孔，该孔的内径大于该轴的外径，并且该轴的一端面与该孔的底部接触。

3、根据权利要求2所述的控制阀，其特征在于，所述轴的与所述孔的底部接触的端面形成为具有弧形截面。

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