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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Befestigungsaufbau für ein magnetisches Steuerventil in einem Kühlmittelkompressor, und betrifft insbesondere einen Befestigungsaufbau für ein magnetisches Steuerventil (Verdrängungssteuerventil) welches für die Steuerung der Verdrängung in einem Kühlmittelkompressor mit variabler Verdrängung verwendet wird
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Stand der Technik
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Ein Kühlmittelkompressor mit variabler Verdrängung zur Verwendung in einem Kühlmittelkreislauf eines Fahrzeugklimaanlagensystems beinhaltet ein Gehäuse mit einem Kurbelraum darin, eine Taumelscheibe, welche in dem Kurbelraum aufgenommen ist und rotatorisch angetrieben wird, und Kolben die dazu eingerichtet sind durch die Rotation der Taumelscheibe hin und her bewegt zu werden, um das Kühlmittel anzusaugen und auszulassen.
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Der Hub jedes Kolbens, welcher die Kühlmittel Auslassverdrängung bestimmt, variiert in Abhängigkeit des Neigungswinkels der Taumelscheibe. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe wird durch den Druck in dem Kurbelraum justiert. Entsprechend beinhaltet der Kühlmittelkompressor variabler Verdrängung einen Drucksteuerkreis zum Einstellen des Drucks in dem Kurbelraum. Der Drucksteuerkreis beinhaltet ein magnetisches Steuerventil welches an dem Gehäuse angebracht ist.
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Das magnetische Steuerventil steuert die Öffnung von Kommunikationskanälen welche die Auslasskammer mit komprimiertem Kühlmittel mit dem Kurbelraum verbindet. Dadurch steuert das magnetische Steuerventil die Menge des komprimierten Kühlmittels welche von der Auslasskammer in den Kurbelraum eingelassen wird.
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Hierbei wird herkömmlicherweise ein magnetisches Steuerventil für die Steuerung der Verdrängung in eine versenkte Bohrung eingeführt, welche in dem Gehäuse des Kühlkompressors ausgeformt ist, und wird durch einen Sprengring darin gehalten.
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In diesem Zusammenhang offenbart Patentdokument 1 die Einfügung einer Unterlegscheibe, welche aus einer stark dämpfenden Legierung besteht, zwischen dem Sprengring und dem magnetischen Steuerventil.
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Patentdokument 2 offenbart ein Befestigungsabschnitt für ein elektromagnetisches Steuerventil in einem Kompressor. Das Steuerventil ist in eine Bohrung in einem Kompressorgehäuse eingesetzt und wird mittels eines Sprengrings in der Bohrung gehalten. Der Sprengring ist in eine Ringnut eingesetzt, die nahe einem offenen Ende der Bohrung ausgebildet ist. Zwischen dem Springring und dem Ventilkörper ist eine ringförmige Platte angeordnet.
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Aus Patentdokument 3 ist ein Kältemittelverdichter mit einem Regelventil zur variablen Einstellung eines Kolbenhubs oder zum Ein- und Ausschalten des Kältemittelverdichters bekannt. Nach dem Einsetzen eines Ventilkörpers in eine Bohrung wird der Ventilkörper durch einen Nutenring axial gesichert. Der Nutenring ist in eine Ringnut der Bohrung eingesetzt. An einer Stirnseite des Ventilkörpers sind zwei annährend radial gegenüberliegend angeordnete Axialvorsprünge ausgebildet. Die Radialvorsprünge bilden in radialer Richtung eine teilkreisartige Begrenzungsfläche für den Nutenring aus, so dass sich der Nutenring an besagte Begrenzungsflächen anschmiegt.
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Liste der Referenzdokumente
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: JP 2007 - 071 114 A
- Patentdokument 2: JP 2006 - 242 003 A
- Patentdokument 3: DE 10 2014 223 262 A1
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgaben die durch die Erfindung gelöst werden
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Die herkömmlichen Techniken haben jedoch die folgenden Probleme.
Das am Steckerende (Basisende) des magnetischen Steuerventils vorgesehene Endelement ist aus Harz gefertigt, unter Berücksichtigung der Produktivität und der Notwendigkeit, einen Stecker vorzusehen. Im montierten Zustand steht der Sprengring in Kontakt mit diesem Harz-Endelement.
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Wenn demnach der Innendruck des magnetischen Steuerventils durch das komprimierte Kältemittel bei hoher Temperatur ansteigt, wird das magnetischen Steuerventils gegen den Sprengring gedrückt, was zu einer axial vertieften Verformung in einem Bereich in Kontakt mit dem Sprengring des Endelements aus Harz führt. Diese axial vertiefte Verformung beinhaltet auch eine radial nach außen vorstehende Verformung dieses Bereichs, die eine zusätzliche vertiefte Verformung ermöglicht.
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Eine solche vertiefte Verformung kann dazu führen, dass die Einsetzposition (axiale Position) des magnetischen Steuerventils von der Normalposition abweicht, sowie die Position des O-Rings von seiner Normalposition am distalen Ende des magnetischen Steuerventils abweicht. Dies kann zu einem Versagen der Dichtung führen.
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Insbesondere wird erwartet, dass die oben beschriebene vertiefte Verformung in einem Kühlmittelkompressor mit CO2 als Kühlmittel, der in den letzten Jahren entwickelt wurde, erheblich sein wird. Denn der Innendruck, der durch ein solches CO2-Kühlmittel aufgebracht wird, ist etwa zehnmal höher als der des herkömmlichen Kühlmittels (134a).
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In diesem Zusammenhang, obwohl das Patentdokument 1 das Einfügen der Unterlegscheibe zwischen dem Sprengring und dem magnetischen Steuerventil offenbart, aber nicht die Größe (relativ zu der des Sprengrings) und nicht die Härte (relativ zu der des Endelements) der Unterlegscheibe offenbart. Daher wird nicht erwartet, dass die im Patentdokument 1 offenbarte Unterlegscheibe die vertiefte Verformung, wie vorstehend beschrieben, reduziert oder verhindert.
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Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um solche herkömmlichen Probleme zu lösen, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Befestigungsaufbau für ein magnetisches Steuerventil in einem Kühlmittelkompressor bereitzustellen, der in der Lage ist, vertiefte Verformungen und/oder hervorstehende Verformungen des Endelements des magnetischen Steuerventils wirksam zu reduzieren oder zu verhindern.
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Mittel zur Lösung der Aufgabe
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Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung einen Befestigungsaufbau für ein magnetisches Steuerventil in einem Kühlmittelkompressor vor, bei der ein magnetisches Steuerventil zum Steuern der Verdrängung in eine versenkte Bohrung in einem Gehäuse des Kühlmittelkompressors eingesetzt und dort durch einen Sprengring gehalten wird, der auf ein Endelement aus Harz des magnetischen Steuerventils drückt. Der Befestigungsaufbau des magnetischen Steuerventils beinhaltet eine Unterlegscheibe, die zwischen dem Sprengring und dem Endelement angeordnet werden kann. Die Unterlegscheibe beinhaltet: einen flachen Plattenteil, der zwischen dem Sprengring und einer Endfläche des Endelements angeordnet werden kann; und ein Seitenteil, welches integral mit dem flachen Plattenteil ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, um eine äußere Umfangsfläche des Endelements abzudecken.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Unterlegscheibe mit dem Seitenteil, der die Außenumfangsfläche des Endelements bedeckt, zwischen dem Sprengring und dem Endelement aus Harz angeordnet. Dies reduziert oder verhindert radial vorstehende Verformungen des Endelements, und eine solche vorstehende Verformungsreduzierung oder -vermeidung reduziert oder verhindert auch eine axial vertiefte Verformung des Endelements. Dementsprechend ermöglicht die vorliegende Erfindung die Vermeidung von Dichtungsversagen und ermöglicht es dem Kühlmittelkompressor, CO2-Kältemittel zu verwenden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Diagramm der Gesamtkonfiguration eines Kühlmittelkompressors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Befestigungsaufbaus für ein magnetisches Steuerventil an einem Zylinderkopf.
- 3 ist eine Querschnittsansicht des Zylinderkopfes (versenkte Bohrung) mit dem daran angebrachten magnetischen Steuerventil.
- 4 ist eine Ansicht in Pfeilrichtung A von 3.
- 5 zeigt freistehende Ansichten eines Sprengrings und einer becherförmigen Unterlegscheibe.
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Verfahren zum Ausführen der Erfindung
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
1 zeigt ein Diagramm der Gesamtkonfiguration eines Kühlmittelkompressors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zunächst wird die Grundkonfiguration dieses Kühlmittelkompressors beschrieben.
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Das Gehäuse des Kühlmittelkompressors beinhaltet: einen Zylinderblock 2 mit einer Vielzahl von Zylinderbohrungen 1, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind; ein vorderes Gehäuse 3, das an einem Ende des Zylinderblocks 2 vorgesehen ist; und einen Zylinderkopf 5, der am anderen Ende des Zylinderblocks 2 mit einer dazwischen angeordneten Ventilplatte 4 vorgesehen ist.
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Der Zylinderblock 2 und das vordere Gehäuse 3 definieren einen Kurbelraum 6, über dem eine Antriebswelle 7 angeordnet ist. Um einen in Längsrichtung mittleren Bereich der Antriebswelle 7 herum ist eine Taumelscheibe 8 angeordnet. Die Taumelscheibe 8 ist mit der Antriebswelle 7 über ein dazwischen angeordnetes Gestänge 9 gekoppelt. Die Taumelscheibe 8 wird von der Antriebswelle 7 angetrieben und dreht sich mit einem variablen Neigungswinkel zur Antriebswelle 7. In 1 ist die Taumelscheibe 8 senkrecht zur Antriebswelle 7 positioniert, d.h. mit einem Neigungswinkel von 0° (mit einer Auslassverdrängung von 0).
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In jeder Zylinderbohrung 1 ist ein Kolben 10 angeordnet. Der Außenumfang der Taumelscheibe 8 ist mit Innenräumen von Enden versehen, die in Richtung der Kurbelkammer 6 der Kolben 10 ragen, wobei ein Paar Schuhe 11 dazwischen angeordnet ist. Eine solche Konfiguration ermöglicht die Drehung der Taumelscheibe 8, um die Kolben 10 in den Zylinderbohrungen 1 hin und her zu bewegen.
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Der Zylinderkopf 5 ist in eine radial innere Ansaugkammer 12 und eine radial äußere Auslasskammer 13 unterteilt. Insbesondere ist die Auslasskammer 13 so ausgebildet, dass sie die Ansaugkammer 12, die sich in einem mittleren Abschnitt des Zylinderkopfes 5 befindet, ringförmig umschließt.
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Die Ansaugkammer 12 kommuniziert mit den Zylinderbohrungen 1 über die Ansauglöcher 14 und die in der Ventilplatte 4 vorgesehenen Ansaugventile (nicht dargestellt).
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Die Auslasskammer 13 kommuniziert mit den Zylinderbohrungen 1 über die Auslasslöcher 15 und die in der Ventilplatte 4 vorgesehenen Auslassventile (nicht dargestellt).
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Die Ansaugkammer 12 ist ebenfalls über einen Ansaugkanal 16 mit einem Ansaugkühlmittelkreislauf einer Klimaanlage verbunden.
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Die Auslasskammer 13 ist ebenfalls über ein Rückschlagventil 17, einen Schalldämpferraum 18 und dergleichen mit einem Auslasskühlmittelkreislauf der Klimaanlage verbunden.
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Dementsprechend, während die Kolben 10 durch die Drehung der Taumelscheibe 8 hin- und herbewegt werden, ziehen die Kolben 10 Kühlmittel aus der Ansaugkammer 12 ein, verdichten dann das Kühlmittel und leiten das verdichtete Kühlmittel in die Auslasskammer 13 aus.
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Der Hub jedes Kolbens 10, der die Abgabemenge des Kühlmittels bestimmt, variiert je nach Neigungswinkel der Taumelscheibe 8. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe 8 wird durch den Druck in dem Kurbelraum 6 eingestellt.
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Zur Steuerung der Verdrängung (zur Druckregelung in dem Kurbelraum 6) ist am Zylinderkopf 5 ein magnetisches Steuerventil 20 vorgesehen.
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Als Reaktion auf eine elektromagnetische Kraft, die durch einen Strom erzeugt wird, der durch eine Magnetspule fließt (nicht dargestellt), stellt das magnetische Steuerventil 20 die Öffnung der Kommunikationskanäle 19a, 19b ein, durch die die Auslasskammer 13 und der Kurbelraum 6 miteinander kommunizieren. Dabei steuert das magnetische Steuerventil 20 die Menge des komprimierten Kühlmittels, das aus der Auslasskammer 13 in den Kurbelraum 6 eingeleitet wird.
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Der Kurbelraum 6 kommuniziert außerdem mit der Ansaugkammer 12 über einen Druckentlastungskanal (nicht dargestellt), der mit einer Öffnung versehen ist.
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Durch die Verwendung des magnetischen Steuerventils 20 zur Steuerung der Menge des in den Kurbelraum 6 eingeleiteten komprimierten Kühlmittels kann der Druck in dem Kurbelraum 6 so verändert werden, dass der Neigungswinkel der Taumelscheibe 8 und der Hub jedes Kolbens 10 verändert werden können. Dies ermöglicht eine variable Steuerung der Verdrängung des Kühlmittelkompressors.
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Im Folgenden wird ein Befestigungsaufbau für das magnetische Steuerventil 20 am Zylinderkopf 5 beschrieben.
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2 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Befestigungsaufbaus für ein magnetisches Steuerventil an einem Zylinderkopf. 3 ist eine Querschnittsansicht des Zylinderkopfes (versenkte Bohrung) mit dem daran angebrachten magnetischen Steuerventil. 4 ist eine Ansicht in Pfeilrichtung A von 3.
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Das magnetische Steuerventil 20 wird in eine im Zylinderkopf 5 ausgebildete versenkte Bohrung 30 eingesetzt und darin mit einem Sprengring 31 und einer becherförmigen Unterlegscheibe 32 gehalten.
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Das magnetische Steuerventil 20, das insgesamt zylindrisch ist, beinhaltet einen Ventilabschnitt 21 an seinem distalen Ende und einen Körperabschnitt 23 an seinem Basisende.
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Der Ventilabschnitt 21 weist am Außenumfang drei O-Ringe 22a, 22b, 22c auf. Der Abschnitt zwischen den O-Ringen 22a und 22b stellt die Verbindung zu dem aus der Auslasskammer 13 austretenden Kommunikationskanal 19a her. Der Abschnitt zwischen den O-Ringen 22b und 22c stellt die Verbindung zu dem in den Kurbelraum 6 eintretenden Kommunikationskanal 19b her. Im Inneren des Ventilabschnitts 21 ist ein Ventilelement (nicht dargestellt) vorgesehen. Die Öffnung der Kommunikationskanäle 19a, 19b wird in Abhängigkeit von der axialen Position des Ventilelements eingestellt.
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Der Körperabschnitt 23 enthält den Magneten (nicht dargestellt), der in der Lage ist, das Ventilelement in axialer Richtung zu bewegen. Ein Endelement aus Harz 24 bildet eine Endfläche des Körperabschnitts 23 und die äußere Umfangsfläche eines Abschnitts nahe der Endfläche des Körperabschnitts 23.
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Das magnetische Steuerventil 20 beinhaltet weiterhin einen Verbindungsabschnitt 25. Der Verbindungsabschnitt 25 hat einen rechteckigen Querschnitt und ragt integral aus einem Mittelabschnitt der Endfläche des Endelements 24 des Körperabschnitts 23 heraus.
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Darüber hinaus ist, wie in 2 dargestellt, ein einzelner Vorsprung 26 an der äußeren Umfangsfläche des Endelements 24 vorgesehen. Beim Eingriff in eine Vertiefung 30b der versenkten Bohrung 30 definiert der Vorsprung 26 den umlaufenden Einbauwinkel des magnetischen Steuerventils 20.
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Wie in der freistehenden Ansicht im Teil (A) von 5 dargestellt, weist der Sprengring 31 eine C-Form auf, wobei sich eine Öffnung 31a in Umfangsrichtung über einen Teil des Sprengrings 31 erstreckt.
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In der Nähe der Öffnung der versenkten Bohrung 30 des Zylinderkopfes 5 ist eine Verriegelungsnut 30a zur Verriegelung und Halterung des Sprengrings 31 vorgesehen. Alternativ kann anstelle der Verriegelungsnut 30a ein Verriegelungsabschnitt (Stufenabschnitt, der die Einlassöffnung der versenkten Bohrung 30 verengt) vorgesehen werden.
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Im Gegensatz zu einer üblichen Konfiguration, bei der der Sprengring 31 das magnetische Steuerventil 20 durch Kontakt mit dem Endelement 24 des magnetischen Steuerventils 20 vor dem Herunterfallen bewahrt, ist die becherförmige Unterlegscheibe 32 zwischen dem Sprengring 31 und dem Endelement 24 der vorliegenden Erfindung angeordnet.
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Wie in der freistehenden Ansicht im Teil (B) von 5 dargestellt, weist die becherförmige Unterlegscheibe 32 einen flachen Plattenteil 32a und ein Seitenteil 32b auf. Der flache Plattenteil 32a ist geeignet, zwischen dem Sprengring 31 und der Endfläche des Endelements 24 eingefügt zu werden. Der Seitenteil 32b ist integral mit der Umfangskante des flachen Plattenteils 32a ausgebildet und so angepasst, dass es die äußere Umfangsfläche des Endelements 24 abdeckt.
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Der flache Plattenteil 32a, der über seinen gesamten Umfang ringförmig durchgehend ist, weist an einem Mittelabschnitt ein Loch 32c auf. Das Loch 32c ist angepasst, um den durchgehenden Verbindungsabschnitt 25 aufzunehmen.
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Der flache Plattenteil 32a ist so ausgebildet, dass die Kontaktfläche zwischen dem flachen Plattenteil 32a und dem Endelement 24 größer ist als die Kontaktfläche zwischen dem Sprengring 31 und dem Endelement 24, die vorhanden wäre, wenn die becherförmige Unterlegscheibe 32 (flacher Plattenteil 32a) nicht vorgesehen wäre. Das heißt, obwohl der Außendurchmesser der becherförmigen Unterlegscheibe 32 (flacher Plattenteil 32a) kleiner ist als der Außendurchmesser des Sprengrings 31, ist der Innendurchmesser des flachen Plattenteil 32a (die Größe des Lochabschnitts 32c) ausreichend kleiner als der Innendurchmesser des Sprengrings 31, so dass eine größere Kontaktfläche zwischen dem flachen Plattenteil 32a und dem Endelement 24 gewährleistet ist.
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Somit ist der Bereich des flachen Plattenabschnitts 32a auf den Druck ausgeübt wird größer als der Bereich des Sprengrings 31 auf den Druck ausgeübt wird, der vorhanden wäre, wenn der Sprengring 31 den Druck direkt aufnehmen würde.
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Das Seitenteil 32b weist einen Innendurchmesser auf, der im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Endelements 24 ist und der es ermöglicht, das Seitenteil 32b auf die äußere Umfangsfläche des Endelements 24 aufzusetzen. Um eine solche Anpassung zu ermöglichen, kann das Seitenteil 32b ein Durchmesserspiel von insgesamt etwa 0 bis 0,2 mm aufweisen.
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Das Seitenteil 32b ist über seinen gesamten Umfang ringförmig durchgehend. In einem in 2 dargestellten Beispiel ist jedoch eine Kerbe 32d an einer Position vorgesehen, die dem Vorsprung 26 des Endelements 24 entspricht. Die Kerbe 32d ist in den 3 bis 5 nicht dargestellt.
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Die becherförmige Unterlegscheibe 32 besteht aus einem Material, das härter ist als das Harz-Endelement 24. Insbesondere kann die becherförmige Unterlegscheibe 32 aus Metall, vorzugsweise Eisenstahl, bestehen.
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Das Teil (C) von 5 zeigt die becherförmige Unterlegscheibe 32 und den C-förmigen Sprengring 31, die aufeinander gestapelt sind.
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In dieser Ausführungsform ist die Unterlegscheibe 32 zwischen dem Sprengring 31 und dem Endelement 24 angeordnet. Die Unterlegscheibe 32 weist den flachen Plattenteil 32a auf, der zwischen dem Sprengring 31 und der Endfläche des Endelements 24 angeordnet werden kann, und das Seitenteil 32b, das integral mit dem Umfang des flachen Plattenteils 32a ausgebildet ist und die äußere Umfangsfläche des Endelements 24 abdecken kann.
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Diese Konfiguration kann die radial vorstehende Verformung des Endelements 24 reduzieren oder verhindern, und eine solche vorstehende Verformungsreduzierung oder -vermeidung reduziert oder verhindert auch die axial vertiefte Verformung des Endelements 24. Dementsprechend ermöglicht diese Konfiguration die Vermeidung von Dichtungsversagen und ermöglicht es dem Kühlmittelkompressor, CO2-Kältemittel zu verwenden.
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In dieser Ausführungsform ist der flache Plattenteil 32a über seinen gesamten Umfang ringförmig durchgehend. Dies bietet eine zuverlässige Unterstützung für das Seitenteil 32b und verstärkt die Wirkung des Seitenteils 32b, um vorstehende Verformungen des Endelements 24 zu reduzieren oder zu verhindern.
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In dieser Ausführungsform ist der flache Plattenteil 32a so ausgebildet, dass die Kontaktfläche zwischen dem flachen Plattenteil 32a und dem Endelement 24 größer ist als die Kontaktfläche zwischen dem Sprengring 31 und dem Endelement 24, die vorhanden wäre, wenn die becherförmige Unterlegscheibe 32 (flacher Plattenteil 32a) nicht vorgesehen wäre. Dadurch wird ein geringerer Oberflächendruck auf das Endelement 24 ausgeübt, und eine axial vertiefte Verformung des Endelements 24 kann reduziert oder verhindert werden. Dementsprechend reduziert oder verhindert diese Konfiguration die Verformung des Endelements 24 zuverlässiger.
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In dieser Ausführungsform ist das Seitenteil 32b über seinen gesamten Umfang im Wesentlichen ringförmig durchgehend. Eine alternative Konfiguration ist denkbar, bei der das Seitenteil 32b eine in Umfangsrichtung diskontinuierliche Form aufweist, die aus mindestens zwei oder drei getrennten Untereinheiten gebildet ist. Stattdessen ist in dieser Ausführungsform das Seitenteil 32b so vorgesehen, dass es seinen gesamten Umfang im Wesentlichen überspannt. Dies reduziert oder verhindert die Verformung des Seitenteils 32b selbst und verstärkt die Wirkung des Seitenteils 32b, um die vorstehende Verformung des Endelements 24 zu reduzieren oder zu verhindern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinderbohrung
- 2
- Zylinderblock
- 3
- Vorderes Gehäuse
- 4
- Ventilteller
- 5
- Zylinderkopf
- 6
- Kurbelraum
- 7
- Antriebswelle
- 8
- Taumelscheibe
- 9
- Gestänge
- 10
- Kolben
- 11
- Schuh
- 12
- Ansaugkammer
- 13
- Auslasskammer
- 14
- Ansaugloch
- 15
- Auslassloch
- 16
- Ansaugkanal
- 17
- Rückschlagventil
- 18
- Schalldämpferraum
- 19a, 19b
- Kommunikationsdurchgang, der die Auslasskammer 13 mit dem Kur belraum 6 verbindet.
- 20
- magnetisches Steuerventil
- 21
- Ventilabschnitt
- 22a, 22b, 22c
- O-Ring,
- 23
- Karosserieteil
- 24
- Endelement
- 25
- Steckerteil
- 26
- Überstand
- 30
- Einbauloch
- 30a
- Verriegelungsnut
- 30b
- Vertiefungen
- 31
- Sprengring
- 31a
- Öffnung
- 32
- Becherförmige Unterlegscheibe
- 32a
- Flacher Plattenteil
- 32b
- Seitenteil
- 32c
- Loch
- 32d
- Kerbe
