DE112017006125T5

DE112017006125T5 - Kompressor mit variabler Verdrängung

Info

Publication number: DE112017006125T5
Application number: DE112017006125.3T
Authority: DE
Inventors: Yukihiko Taguchi
Original assignee: Sanden Automotive Components Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2037-11-14
Also published as: JP2018091196A; DE112017006125B4; US11149722B2; US20190316575A1; CN109937300B; WO2018101094A1; CN109937300A; JP6723148B2

Abstract

Ein Kompressor mit variabler Verdrängung, der in der Lage ist, eine Verzögerung des Druckabfalls in einer Kammer gesteuerten Drucks, wie beispielsweise einer Kurbelkammer, zu verhindern. Ein Schaltventil (350) eines Druckzufuhrdurchgangs, das stromabwärts eines Steuerventils angeordnet ist, umfasst einen Hauptventilkörper (352) und einen Unterventilkörper (400). Der Hauptventilkörper (352) umfasst einen Innendurchgang (352d), der eine Verbindung zwischen einer ersten Ventilöffnung (104e1), die mit einem Druckzufuhrkanal (145a) zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil (350) verbunden ist, und einer zweiten Ventilöffnung (151a) herstellt, die mit einem Druckzufuhrkanal (145b) zwischen dem Schaltventil (350) und der Kurbelkammer verbunden ist. Der Hauptventilkörper (352) stellt eine Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung (151a) und einer Druckablassöffnung (351a1) her, die mit der Ansaugkammer verbunden ist, wenn ein Druck Pm im Druckzufuhrdurchgang (145a) niedriger ist als ein Druck Pc in der Kurbelkammer. Das Unterventilkörper (400) schließt den Innendurchgang (352d) des Hauptventilkörpers (352), wenn der Druck Pm niedriger ist als der Druck Pc. Der Unterventilkörper (400) ist leichter als der Hauptventilkörper (352), und deshalb löst der Unterventilkörper (400) vor dem Hauptventilkörper (352) aus, wenn der Druck Pm sinkt, um den Innendurchgang (352d) des Hauptventilkörpers (352) zu schließen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kompressoren mit variabler Verdrängung, die in der Lage sind, eine Ausstoßverdrängung in Abhängigkeit vom Druck in einer Kammer gesteuerten Drucks, wie beispielsweise einer Kurbelkammer, zu ändern.
Stand der Technik
Als ein Beispiel für einen derartigen Kompressor mit variabler Verdrängung umfasst ein in Patentdokument 1 offenbarter Kompressor mit variabler Verdrängung: Ein erstes Steuerventil, das den Öffnungsgrad eines Druckzufuhrkanals steuert, der eine Verbindung zwischen einer Auslasskammer und einer Kurbelkammer herstellt; und ein zweites Steuerventil, das eine Spule umfasst, mit einem ersten Ventilabschnitt, der einen Druckzufuhrkanal zwischen dem ersten Steuerventil und der Kurbelkammer öffnet und schließt, und einem zweiten Ventilabschnitt, der einen Druckablasskanal öffnet und schließt, der mit einer Ansaugkammer der Kurbelkammer in Verbindung steht. Die Spule ist derart konfiguriert, dass der erste Ventilabschnitt den Druckzufuhrkanal öffnet, wenn der Druck in einem Druckzufuhrkanal zwischen dem ersten Steuerventil und dem zweiten Steuerventil höher ist als der Druck in der Kurbelkammer, um ein Kältemittel aus der Auslasskammer in die Kurbelkammer zu fördern, und der zweite Ventilabschnitt minimiert den Öffnungsgrad des Druckablasskanals. Darüber hinaus ist die Spule derart konfiguriert, dass der erste Ventilabschnitt den Druckzufuhrkanal schließt, wenn der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem ersten Steuerventil und dem zweiten Steuerventil niedriger ist als der Druck in der Kurbelkammer, um einen Rückstrom des Kältemittels aus der Kurbelkammer in Richtung des ersten Steuerventils zu verhindern, und der zweite Ventilabschnitt maximiert den Öffnungsgrad des Druckablasskanals.
Referenzdokumentliste
Patentschrift
Patentdokument 1: JP 2016 - 108961 A
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Bei dem oben genannten, konventionellen Kompressor mit variabler Verdrängung strömt das Kältemittel in dem Druckzufuhrkanal zwischen dem ersten Steuerventil und dem zweiten Steuerventil über einen Drosselkanal in die Ansaugkammer, wenn das erste Steuerventil den Druckzufuhrkanal schließt. Das bewirkt, dass der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem ersten Steuerventil und dem zweiten Steuerventil auf den Druck in der Ansaugkammer sinkt, um die Spule in eine Richtung zu bewegen, in welcher der Öffnungsgrad des Druckablasskanals maximiert wird.
Der Druckzufuhrkanal zwischen dem ersten Steuerventil und dem zweiten Steuerventil steht jedoch auch mit einem Innendurchgang der Spule in Verbindung, der eine größere Durchgangsquerschnittsfläche als jene des Drosselkanals aufweist. Daher besteht die Befürchtung, dass, wenn das erste Steuerventil den Druckzufuhrkanal schließt, ein Kältemittel, das über den Innendurchgang der Spule aus der Kurbelkammer in den Druckzufuhrkanal zwischen dem ersten Steuerventil und dem zweiten Steuerventil strömt, verhindern könnte, dass der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem ersten Steuerventil und dem zweiten Steuerventil schnell auf den Druck in der Ansaugkammer absinkt, was zu einer Verzögerung der Bewegung Spule führt, insbesondere zu einer Verzögerung des Druckablassens in der Kurbelkammer.
Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Kompressor mit variabler Verdrängung bereitzustellen, der in der Lage ist, eine Verzögerung des Druckabfalls in einer Kammer gesteuerten Drucks, wie beispielsweise einer Kurbelkammer, zu verhindern.
Mittel zur Lösung des Problems
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kompressor mit variabler Verdrängung bereitgestellt, der eine Ansaugkammer, in welche ein Kältemittel eingeführt wird, bevor es verdichtet wird, einen Verdichtungsabschnitt, der das Kältemittel in der Ansaugkammer ansaugt und verdichtet, eine Auslasskammer, in welche das verdichtete Kältemittel, das durch den Verdichtungsabschnitt verdichtet worden ist, ausgestoßen wird, und eine Kammer gesteuerten Drucks umfasst, in welchem sich eine Ausstoßverdrängung entsprechend einem Druck in der Kammer gesteuerten Drucks ändert. Der Kompressor mit variabler Verdrängung umfasst: ein Steuerventil, das in einem Druckzufuhrkanal zum Zuführen des Kältemittels in der Auslasskammer zu der Kammer gesteuerten Drucks angeordnet ist, wobei das Steuerventil dazu eingerichtet ist, einen Öffnungsgrad des Druckzufuhrkanals einzustellen; ein Schaltventil, das in dem Druckzufuhrkanal angeordnet ist, um näher an der Kammer gesteuerten Drucks zu sein, als es das Schaltventil ist, wobei das Schaltventil zwischen einem ersten Zustand, in welchem das Schaltventil eine Verbindung zwischen einer ersten Ventilöffnung, die mit einem Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil in Verbindung steht, und einer zweiten Ventilöffnung, die mit einem Druckzufuhrkanal zwischen dem Schaltventil und der Kammer gesteuerten Drucks in Verbindung steht, bereitstellt, und einem zweiten Zustand, in welchem das Schaltventil eine Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung und einer Druckablassöffnung, die mit der Ansaugkammer in Verbindung steht, bereitstellt, umschaltet; und einen Drosselkanal, der eine Verbindung zwischen dem Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil und der Ansaugkammer herstellt. Das Schaltventil umfasst:

Einen Hauptventilkörper, der einen Innendurchgang zum Bereitstellen einer Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung und der zweiten Ventilöffnung umfasst, wobei der Hauptventilkörper dazu eingerichtet ist, so zu funktionieren, dass der Hauptventilkörper die Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung und der Druckablassöffnung blockiert, wenn ein Druck in dem Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil höher als ein Druck in der Kammer gesteuerten Drucks ist, wohingegen der Hauptventilkörper eine Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung und der Druckablassöffnung bereitstellt, wenn der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil niedriger als der Druck in der Kammer gesteuerten Drucks ist; und einen Unterventilkörper, der dazu eingerichtet ist, so zu funktionieren, dass er den Innendurchgang des Hauptventilkörpers öffnet, wenn der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil höher ist als der Druck in der Kammer gesteuerten Drucks, wohingegen der Unterventilkörper den Innendurchgang des Hauptventilkörpers schließt, wenn der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil niedriger ist als der Druck in der Kammer gesteuerten Drucks. Der Unterventilkörper ist derart ausgebildet, dass er leichter ist als der Hauptventilkörper, und der Unterventilkörper löst vor dem Hauptventilkörper aus, um den Innendurchgang des Hauptventilkörpers zu schließen, wenn das Steuerventil den Druckzufuhrkanal schließt und der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil abnimmt.

Effekte der Erfindung
Wenn das Steuerventil in dem Kompressor mit variabler Verdrängung den Druckzufuhrkanal schließt und der Druck in dem Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil abnimmt, löst der Unterventilkörper eher als der Hauptventilkörper aus, um den Innendurchgang des Hauptventilkörpers zu schließen. Dadurch wird verhindert, dass das Kältemittel aus der Kammer gesteuerten Drucks in den Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil strömt und der Druck in dem Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil sinkt, verglichen mit dem konventionellen Exemplar, schnell auf den Druck in der Ansaugkammer. Dadurch ist es möglich, die Verzögerung der Bewegung des Hauptventilkörpers in einer Richtung, die eine Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung und der Druckablassöffnung herstellt, sowie die dadurch verursachte Verzögerung der Druckentlastung in der Kammer gesteuerten Drucks zu verhindern.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines Kompressors mit variabler Verdrängung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Steuerventil des Kompressors mit variabler Verdrängung darstellt.
3 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einer Spulenstromversorgung und einem im Steuerventil eingestellten Druck darstellt.
4A und 4B sind Querschnittsansichten des Hauptteils des Steuerventils, wobei 4A einen Zustand, in welchem ein Drosselkanal geöffnet ist, der im Inneren des Stellventils vorgesehen ist, und 4B einen Zustand zeigt, in welchem der Drosselkanal geschlossen ist.
5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Schaltventil gemäß einer ersten Ausführungsform des Kompressors mit variabler Verdrängung darstellt.
6 ist eine Ansicht, die eine Ventilanordnung des Schaltventils (Hauptventilkörper und Trennelement) darstellt.
7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Aufbau eines Unterventilkörpers des Schaltventils darstellt.
8A und 8B sind Ansichten zur Beschreibung der Funktion des Schaltventils, wobei 8A einen Zustand darstellt, in welchem einer Kurbelkammer ein Druck zugeführt wird, und 8B einen Zustand darstellt, in dem der Druck in der Kurbelkammer abgelassen wird.
9 ist ein Diagramm zur Beschreibung der Funktionsweise des Kompressors mit variabler Verdrängung (hauptsächlich des Steuerventils und des Schaltventils).
10A und 10B sind Ansichten zur Beschreibung der Funktionsweise des Schaltventils, wenn das Steuerventil einen Druckzufuhrkanal schließt.
11 ist ein Diagramm zur Beschreibung der Funktionsweise des Kompressors mit variabler Verdrängung (Steuerventil und Schaltventil).
12 ist ein Diagramm zur Beschreibung der Funktionsweise des Kompressors mit variabler Verdrängung (Steuerventil und Schaltventil).
13 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation des Schaltventils darstellt.
14 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation des Schaltventils darstellt.
15 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation des Schaltventils darstellt.
16 ist eine Querschnittsansicht, die ein Schaltventil gemäß einer zweiten Ausführungsform des Kompressors mit variabler Verdrängung darstellt.
17A und 17B sind Ansichten zur Beschreibung der Funktion des Schaltventils gemäß der zweiten Ausführungsform, wenn das Steuerventil den Druckzufuhrkanal schließt.

Weg zur Ausführung der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Ein Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß den Ausführungsformen ist als kupplungsloser Kompressor konfiguriert, der hauptsächlich in Klimaanlagen für Fahrzeuge eingesetzt wird.
Gesamtkonfiguration des Kompressors mit variabler Verdrängung
1 ist eine Querschnittsansicht eines Kompressors mit variabler Verdrängung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 dargestellt ist, umfasst der Kompressor mit variabler Verdrängung 100: einen Zylinderblock 101, in welchem mehrere Zylinderbohrungen 101a ausgebildet sind; ein vorderes Gehäuse 102, das an einem Ende des Zylinderblocks 101 angeordnet ist; und einen Zylinderkopf 104, der über eine Ventilplatte 103 am anderen Ende des Zylinderblocks 101 angebracht ist. Der Zylinderblock 101, das vordere Gehäuse 102, die Ventilplatte 103 und der Zylinderkopf 104 sind mit mehreren Durchgangsschrauben 105 befestigt, um ein Kompressorgehäuse zu bilden.
Der Zylinderblock 101 und das vordere Gehäuse 102 bilden eine Kurbelkammer 140 aus, und eine Antriebswelle 110, die durch Kompressorgehäuse drehbar gelagert ist, ist derart vorgesehen, dass sie den Innenraum der Kurbelkammer 140 durchquert. Zwischen dem vorderen Gehäuse 102 und dem Zylinderblock 101 ist eine mittlere Dichtung (nicht dargestellt) angeordnet. Zwischen dem Zylinderblock 101 und dem Zylinderkopf 104 sind zusätzlich zu der Ventilplatte 103 eine Zylinderdichtung 152, eine Ansaugventil-ausbildende Platte 150, eine Auslassventil-ausbildende Platte 151 und eine Zylinderkopfdichtung 153 angeordnet.
Eine Taumelscheibe 111 ist um einen axialen mittleren Abschnitt Antriebswelle 110 angeordnet. Die Taumelscheibe 111 ist über ein Gestänge 120 mit einem an der Antriebswelle 110 befestigten Rotor 112 gekoppelt und dreht sich mit der Antriebswelle 110. Die Taumelscheibe 111 ist derart eingerichtet, dass ihr Winkel (Neigungswinkel) in Bezug auf eine Ebene orthogonal zu der Achse O der Antriebswelle 110 veränderlich ist. Das Gestänge 120 weist auf: einen ersten Arm 112a, der aus dem Rotor 112 vorsteht; einen zweiten Arm 111a, der aus der Taumelscheibe 111 vorsteht; und einen Gelenkarm 121 mit einem Ende, das über einen ersten Verbindungsstift 122 drehbar mit dem ersten Arm 112a verbunden ist, und dem anderen Ende, das über einen zweiten Verbindungsstift 123 drehbar mit dem zweiten Arm 111a verbunden ist.
Ein Durchgangsloch 111b der Taumelscheibe 111, durch welches die Antriebswelle 110 eingesetzt ist, ist in einer solchen Form ausgebildet, dass die Taumelscheibe 111 in der Lage ist, sich in einem Bereich zwischen einem maximalen Neigungswinkel und einem minimalen Neigungswinkel zu neigen. In dem Durchgangsloch 111b ist ein Abschnitt zur Steuerung der minimalen Neigung ausgebildet, der dazu angepasst ist, mit der Antriebswelle 110 in Kontakt zu treten. In einem Fall, in welchem der Neigungswinkel der Taumelscheibe 111 0° (der minimale Neigungswinkel) beträgt, wenn die Taumelscheibe 111 orthogonal zur Achse O der Antriebswelle 110 ist, ist der Abschnitt zur Steuerung der minimalen Neigung des Durchgangslochs 111b derart ausgebildet, dass der Abschnitt zur Steuerung der minimalen Neigung die Antriebswelle 110 berührt, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 111 im Wesentlichen 0° beträgt, um die weitere Neigung der Taumelscheibe 111 zu steuern. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 111 den maximalen Neigungswinkel erreicht, berührt die Taumelscheibe 111 den Rotor 112, so dass eine weitere Neigungsbewegung begrenzt wird.
Auf der Antriebswelle 110 sind eine Neigungswinkelverkleinerungsfeder 114, welche die Taumelscheibe 111 in eine Richtung drückt, in welcher der Neigungswinkel der Taumelscheibe 111 abnimmt, und eine Neigungswinkelvergrößerungsfeder 115, welche die Taumelscheibe 111 in eine Richtung drückt, in welcher der Neigungswinkel der Taumelscheibe 111 zunimmt, montiert. Die Neigungswinkelverkleinerungsfeder 114 ist zwischen der Taumelscheibe 111 und dem Rotor 112 montiert, und die Neigungswinkelvergrößerungsfeder 115 ist zwischen der Taumelscheibe 111 und einem an der Antriebswelle 110 befestigten Federstützelement 116 montiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Vorspannkraft der Neigungswinkelvergrößerungsfeder 115 so eingestellt, dass sie größer ist als die Neigungswinkelverkleinerungsfeder 114, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 111 der minimale Neigungswinkel ist. Dementsprechend ist die Taumelscheibe 111 bei nicht rotierender Antriebswelle 110 in einem Neigungswinkel positioniert, bei welchem die Vorspannkraft der Neigungswinkelverkleinerungsfeder 114 und jene der Neigungswinkelvergrößerungsfeder 115 ausgeglichen sind.
Ein Ende (das linke Ende in 1) der Antriebswelle 110 erstreckt sich durch eine Nabe 102a des vorderen Gehäuses 102 zur Außenseite des vorderen Gehäuses 102. Eine Kraftübertragungsvorrichtung (nicht dargestellt) ist mit dem einen Ende der Antriebswelle 110 verbunden. Zwischen der Antriebswelle 110 und der Nabe 102a ist eine Wellendichtvorrichtung 130 angeordnet, und der Innenraum der Kurbelkammer 140 ist von der Umgebung abgeschottet.
Ein gekoppelter Körper der Antriebswelle 110 und des Rotors 112 wird von den Lagern 131 und 132 in radialer Richtung und von einem Lager 133 und einer Druckplatte 134 in der Schubrichtung getragen. Die Antriebswelle 110 (und der Rotor 112) sind derart konfiguriert, dass sie synchron mit der Drehung der Kraftübertragungsvorrichtung durch die Leistung der externen Antriebsquelle, die an die Kraftübertragungsvorrichtung übertragen wird, gedreht werden. Ein Spiel zwischen dem anderen Ende der Antriebswelle 110, das heißt dem Ende auf einer Seite der Druckplatte 134, und der Druckplatte 134, wird durch eine Stellschraube 135 auf einen vorgegebenen Abstand eingestellt.
In jeder Zylinderbohrung 101a ist ein Kolben 136 angeordnet. Ein Innenraum, der in einem vorstehenden Abschnitt des Kolbens 136 ausgebildet ist, der in die Kurbelkammer 140 ragt, nimmt einen äußeren peripheren Abschnitt der Taumelscheibe 111 und die Umgebung davon auf. Die Taumelscheibe 111 ist dazu eingerichtet, über ein Paar Schuhe 137 mit dem Kolben 136 zusammenzuwirken. Somit bewegt sich der Kolben 136 in der Zylinderbohrung 101a hin und zurück, während sich die Taumelscheibe 111 entsprechend der Drehung der Antriebswelle 110 dreht. Das heißt, die Drehbewegung der Antriebswelle 110 wird durch einen Umwandlungsmechanismus, welcher die Taumelscheibe 111, das Gestänge 120, das Paar Schuhe 137 und dergleichen umfasst, in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 136 umgewandelt.
Im Zylinderkopf 104 sind eine im Wesentlichen in der Mitte angeordnete Ansaugkammer 141 und eine die Ansaugkammer 141 ringförmig umgebende Auslasskammer 142 ausgebildet. Die Ansaugkammer 141 steht durch eine in der Ventilplatte 103 angeordnete Verbindungsöffnung 103a und ein Ansaugventil (nicht dargestellt), das in der Ansaugventil-ausbildenden Platte (nicht dargestellt) ausgebildet ist, mit der Zylinderbohrung 101a in Verbindung. Die Auslasskammer 142 steht über ein Auslassventil (nicht dargestellt), das in der Auslassventilbildungsplatte (nicht dargestellt) ausgebildet ist, und über eine Verbindungsöffnung 103b, die in der Ventilplatte 103 angeordnet ist, mit der Zylinderbohrung 101a in Verbindung.
An der Oberseite des Zylinderblocks 101 ist ein Schalldämpfer vorgesehen. Der Schalldämpfer wird durch Befestigen eines Deckelelements 106, in welchem eine Auslassöffnung 106a ausgebildet ist, mittels eines Bolzens über ein Dichtungselement (nicht dargestellt) und einer Schalldämpfer-ausbildenden Wand 101b, die oben an dem Zylinderblock 101 ausgebildet ist, gebildet.
Ein Schalldämpferraum 143, der von dem Deckelelement 106 und der Schalldämpfer-ausbildenden Wand 101b umgrenzt ist, steht über einen Verbindungskanal 144 mit der Auslasskammer 142 in Verbindung. In dem Schalldämpferraum 143 ist ein Auslassrückschlagventil 200 angeordnet. Das Auslassrückschlagventil 200 ist am Verbindungsabschnitt zwischen dem Verbindungskanal 144 und dem Schalldämpferraum 143 angeordnet. Das Auslassrückschlagventil 200 löst als Reaktion auf eine Druckdifferenz zwischen dem Verbindungskanal 144 (stromaufwärtige Seite) und dem Schalldämpferraum 143 (stromabwärtigen Seite) aus, so dass das Auslassrückschlagventil 200 den Verbindungskanal 144 schließt, wenn die Druckdifferenz kleiner als ein festgelegter Wert ist, während das Auslassrückschlagventil 200 den Verbindungskanal 144 öffnet, wenn die Druckdifferenz größer als der festgelegte Wert ist.
Der Verbindungskanal 144, das Auslassrückschlagventil 200, der Schalldämpferraum 143 und die Auslassöffnung 106a bilden einen Auslasskanal des Kompressors mit variabler Verdrängung 100. Die Auslasskammer 142 ist über den Auslasskanal mit einem Kältemittelkreislauf (Hochdruckseite) der Klimaanlage verbunden.
Im Zylinderkopf 104 ist ein Ansaugkanal gebildet, der aus einer Saugöffnung (nicht dargestellt) und einem Verbindungskanal 104a besteht. Der Ansaugkanal erstreckt sich linear von einer radialen Außenseite des Zylinderkopfes 104, um einen Teil der Auslasskammer 142 zu durchqueren. Die Ansaugkammer 141 ist über den Ansaugkanal mit dem Kältemittelkreislauf (Niederdruckseite) der Klimaanlage verbunden.
Ein Kältemittel auf der Niederdruckseite (das heißt Kältemittel, bevor es verdichtet wird) des Kältemittelkreislaufs der Klimaanlage wird über den Ansaugkanal in die Ansaugkammer 141 eingeführt. Das Kältemittel in der Ansaugkammer 141 wird durch die Hubbewegung des Kolbens 136 in die Zylinderbohrung 101a gesaugt, dann komprimiert und in die Auslasskammer 142 ausgestoßen. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform bilden die Zylinderbohrung 101a und der Kolben 136 einen Verdichtungsabschnitt, der das Kältemittel in der Ansaugkammer 141 verdichtet. Das in die Auslasskammer 142 abgegebene Kältemittel (komprimiertes Kältemittel) wird durch den Auslasskanal auf der Hochdruckseite der Klimaanlage in den Kältemittelkreislauf eingespeist.
Darüber hinaus weist der Kompressor mit variabler Verdrängung 100 einen Druckzufuhrkanal 145 auf, der eine Verbindung zwischen der Auslasskammer 142 und der Kurbelkammer 140 herstellt, um das Kältemittel (ausgestoßenes Kältemittel) in der Auslasskammer 142 zu der Kurbelkammer 140 zu führen. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Druckzufuhrkanal 145: einen Teil einer ersten Aufnahmekammer 104b, die in dem Zylinderkopf 104 ausgebildet ist; einen Verbindungskanal 104c, der eine Verbindung zwischen der Auslasskammer 142 und der ersten Aufnahmekammer 104b herstellt; eine zweite Aufnahmekammer 107, die aus einer zylinderkopfseitigen Aussparung 104d und einer zylinderblockseitigen Aussparung 101c gebildet ist; einen Verbindungskanal 104e, der eine Verbindung zwischen der ersten Aufnahmekammer 104b und der zweiten Aufnahmekammer 107 herstellt; und einen Verbindungskanal 101d, der eine Verbindung zwischen der zweiten Aufnahmekammer 107 und der Kurbelkammer 140 herstellt.
Die zylinderkopfseitige Aussparung 104d ist in einer dem Zylinderblock 101 zugewandten Verbindungsfläche des Zylinderkopfes 104 ausgebildet, und die zylinderblockseitige Aussparung 101c ist in einer dem Zylinderkopf 104 zugewandten Verbindungsfläche des Zylinderblocks 101 ausgebildet, so dass sie der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d gegenüberliegt. Die erste Aufnahmekammer 104b steht über einen Verbindungskanal 104f mit der Ansaugkammer 141 in Verbindung, und die zweite Unterkunftskammer 107 (hier entsprechend der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d) steht über einen Verbindungskanal 104g mit der Ansaugkammer 141 in Verbindung.
Der Druckzufuhrkanal 145 ist mit einem Steuerventil 300 und einem Schaltventil 350 versehen. Das Schaltventil 350 ist stromabwärts (auf der Seiter der Kurbelkammer 140) des Steuerventils 300 im Druckzufuhrkanal 145 angeordnet. Insbesondere ist das Steuerventil 300 in der ersten Aufnahmekammer 104b angeordnet und das Schaltventil 350 ist in der zweiten Aufnahmekammer 107 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind O-Ringe 300a bis 300c an dem Steuerventil 300 angebracht, und die O-Ringe 300a bis 300c definieren in der ersten Aufnahmekammer 104b einen ersten Bereich, der über den Verbindungskanal 104f mit der Ansaugkammer 141 verbunden ist, einen zweiten Bereich, der über den Verbindungskanal 104c mit der Auslasskammer 142 verbunden ist, und einen dritten Bereich, der über den Verbindungskanal 104e mit der zweiten Unterkammer 107 verbunden ist. Der zweite und dritte Bereich der ersten Aufnahmekammer 104b bilden einen Teil des Druckzufuhrkanals 145.
Im Folgenden wird zur Vereinfachung der Beschreibung ein Bereich im Druckzufuhrkanal 145 zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 als „Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350“ und ein Bereich im Versorgungsdurchgang 145 zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 als „Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140“ bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 hauptsächlich den dritten Bereich der ersten Aufnahmekammer 104b und den Verbindungskanal 104e, und der Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 umfasst hauptsächlich den Verbindungskanal 101d.
Das Steuerventil 300 ist derart eingerichtet, dass das Steuerventil 300 den Öffnungsgrad (Durchgangsquerschnittsfläche) des Druckzufuhrkanals 145 in Reaktion auf einen Druck in der Ansaugkammer 141, der durch den Verbindungsdurchgang 104f eingeleitet wird, und in Reaktion auf eine elektromagnetische Kraft, die durch einen Strom erzeugt wird, der gemäß einem externen Signal durch eine Spule fließt, um eine Zufuhrmenge (Druckzufuhrmenge) des Kältemittels (ausgestoßenes Kältemittel) in der Auslasskammer 142, das der Kurbelkammer 140 zugeführt wird, zu steuern.
Durch Einstellen des Öffnungsgrades des Druckzufuhrkanals 145 mittels des Steuerventils 300 ist es möglich, den Druck in der Kurbelkammer 140 zu ändern (d.h. zu erhöhen oder zu verringern), um den Neigungswinkel der Taumelscheibe 111, das heißt den Hub des Kolbens 136, zu verringern oder zu erhöhen, um dadurch die Ausstoßverdrängung des Kompressors mit variabler Verdrängung 100 zu verändern. Das heißt, der Kompressor mit variabler Verdrängung 100 ist derart konfiguriert, dass sich der Zustand des Verdichtungsabschnitts (insbesondere der Hub des Kolbens 136) entsprechend dem Druck in der Kurbelkammer 140 ändert, um die Ausstoßverdrängung zu ändern. Mit anderen Worten ändert beim Kompressor mit variabler Verdrängung 100 die Kurbelkammer 140 den Zustand des Verdichtungsabschnitts in Abhängigkeit von dem Innendruck, um die Ausstoßverdrängung zu verändern. Somit entspricht die Kurbelkammer 140 in der vorliegenden Ausführungsform einer „Kammer gesteuerten Drucks“ der vorliegenden Erfindung.
Insbesondere ist es durch Veränderung des Drucks in der Kurbelkammer 140 möglich, den Neigungswinkel der Taumelscheibe 111 unter Ausnutzung der Druckdifferenz zwischen der Vorderseite und der Rückseite jedes Kolbens 136, das heißt der Druckdifferenz zwischen einer Verdichtungskammer in der Zylinderbohrung 101a und der Kurbelkammer 140, die sich auf beiden Seiten jenseits des Kolbens 136 befinden, zu verändern, so dass sich die Größe des Hubs des Kolbens 136 verändert, um die Ausstoßverdrängung des Kompressors mit variabler Verdrängung 100 zu verändern. Insbesondere nimmt der Neigungswinkel der Taumelscheibe 111, wenn der Druck in der Kurbelkammer 140 verringert wird, so dass die Größe des Hubs des Kolbens 136 zunimmt und dementsprechend die Ausstoßverdrängung des Kompressors mit variabler Verdrängung 100 zunimmt.
Das Schaltventil 350 ist dazu eingerichtet, um zwischen einem ersten Zustand, in welchem das Schaltventil 350 die Verbindung zwischen dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 und dem Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 bereitstellt, und einem zweiten Zustand, in welchem das Schaltventil 350 die Verbindung zwischen dem Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 und der Ansaugkammer 141 bereitstellt, zu wechseln.
Insbesondere wird, wie in 5 dargestellt ist, der erste Zustand des Schaltventils 350 durch die Bereitstellung einer Verbindung zwischen einer ersten Ventilöffnung 104e1, die mit dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 verbunden ist, und einer zweiten Ventilöffnung 151a, die mit dem Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 verbunden ist, hergestellt. In diesem Fall ist die Verbindung zwischen dem Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 und dem Verbindungskanal 104g blockiert, und gleichzeitig steht der Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 mit dem Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 in Verbindung. Dadurch kann das ausgestoßene Kältemittel in der Auslasskammer 142 der Kurbelkammer 140 zugeführt werden.
Der zweite Zustand des Schaltventils 350 wird hergestellt, indem die Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung 151a und einer Druckablassöffnung 351a1, die mit der Ansaugkammer 141 verbunden ist, bereitgestellt wird. In diesem Fall ist die Verbindung zwischen dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 und dem Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 blockiert, und gleichzeitig steht der Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 mit dem Verbindungskanal 104g in Verbindung, so dass der Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 eine Verbindung zwischen der Kurbelkammer 140 und der Ansaugkammer 141 herstellt und dementsprechend als Druckablasskanal fungiert, der es dem Kältemittel in der Kurbelkammer 140 ermöglicht, in die Ansaugkammer 141 auszuströmen (im Folgenden als „erster Druckablasskanal 146a“ bezeichnet).
Mit anderen Worten öffnet das Schaltventil 350 im ersten Zustand den Druckzufuhrkanal 145 und schließt den ersten Druckablasskanal 146a. Im zweiten Zustand schließt das Schaltventil 350 den Druckzufuhrkanal 145 und öffnet den ersten Druckablasskanal 146a.
In der vorliegenden Ausführungsform steht die Kurbelkammer 140 immer über einen Kanal, der über einen Verbindungskanal 101e, einen Raum 101f und eine in der Ventilplatte 103 ausgebildetem feste Drossel 103c führt, mit der Ansaugkammer 141 in Verbindung, so dass das Kältemittel in der Kurbelkammer 140 durch den Kanal in die Ansaugkammer 141 ausströmt. Das heißt, der über die feste Drossel 103c geführte Kanal stellt einen Druckablasskanal dar, der die Verbindung zwischen der Kurbelkammer 140 und der Ansaugkammer 141 herstellt und dem Kältemittel in der Kurbelkammer 140 erlaubt, in die Ansaugkammer 141 auszuströmen (nachfolgend „zweiter Druckablasskanal 146b“ genannt).
Das heißt, der Kompressor mit variabler Verdrängung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst den ersten Druckablasskanal 146a, der über das Schaltventil 350 geführt ist (mit anderen Worten durch das Schaltventil 350 geöffnet und geschlossen wird), und den zweiten Druckablasskanal 146b, der über die feste Drossel 103c geführt ist (mit anderen Worten, der zweite Druckablasskanal 146b ist immer geöffnet), als Druckablasskanäle, welche die Verbindung zwischen der Kurbelkammer 140 und der Ansaugkammer 141 herstellen und dem Kältemittel in der Kurbelkammer 140 erlauben, in die Ansaugkammer 141 auszuströmen. Eine minimale Durchgangsquerschnittsfläche des ersten Druckablasskanals 146a ist so eingestellt, dass sie größer ist als die Durchgangsquerschnittsfläche der festen Drossel 103c des zweiten Druckablasskanals 146b.
Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform der Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 dazu eingerichtet, über einen Drosselkanal 320 (siehe unten), der über das Steuerventil 300 geführt ist, mit der Ansaugkammer 141 zu in Verbindung zu stehen.
Wenn also das Steuerventil 300 öffnet und dementsprechend der Druckzufuhrkanal 145 öffnet, wird das ausgestoßene Kältemittel dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 zugeführt, was zu einem Druckanstieg im Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 führt, wohingegen, wenn das Steuerventil 300 geschlossen ist und dementsprechend der Druckzufuhrkanal 145 geschlossen ist, das Kältemittel im Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 durch den Drosselkanal 320 in die Ansaugkammer 141 ausströmt, was in einem Abfall des Drucks in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 resultiert.
Wenn dann das Steuerventil 300 den Druckzufuhrkanal 145 schließt und der Druck im Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 niedriger wird als der Druck in der Kurbelkammer 140, blockiert das Schaltventil 350 die Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung 104e1 und der zweiten Ventilöffnung 151a und stellt gleichzeitig die Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung 151a und der Druckanlassöffnung 351a1 her (Umschaltung vom ersten Zustand in den zweiten Zustand). Das heißt, das Schaltventil 350 schließt den Druckzufuhrkanal 145 und öffnet gleichzeitig den ersten Druckablasskanal 146a. Dies bewirkt, dass der erste Druckablasskanal 146a und der zweite Druckablasskanal 146b den Druckablasskanal bilden, der die Verbindung zwischen der Kurbelkammer 140 und der Ansaugkammer 141 herstellt und dem Kältemittel in der Kurbelkammer 140 ermöglicht, in die Ansaugkammer 141 auszuströmen, so dass die Querschnittsfläche des Druckablasskanals maximiert wird. Da die Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung 104e1 und der zweiten Ventilöffnung 151a blockiert ist, wird außerdem ein Rückstrom des Kältemittels aus der Kurbelkammer 140 hin zum Steuerventil 300 verhindert. Deshalb strömt das Kältemittel in der Kurbelkammer 140 durch den ersten Druckablasskanal 146a und den zweiten Druckablasskanal 146b schnell in die Ansaugkammer 141 aus, so dass der Druck in der Kurbelkammer 140 gleich demjenigen in der Ansaugkammer 141 wird. Dadurch werden der Neigungswinkel der Taumelscheibe 111 maximiert und folglich wird der Hub des Kolbens 136 maximiert, das heißt die Ausstoßverdrängung des Kompressors mit variabler Verdrängung 100.
Wenn dann das Steuerventil 300 den Druckzufuhrkanal 145 öffnet und der Druck im Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 höher als der Druck in der Kurbelkammer 140 wird, blockiert das Schaltventil 350 die Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung 151a und der Druckablassöffnung 351a1 und stellt gleichzeitig die Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung 104e1 und der zweiten Ventilöffnung 151a her (Wechsel vom zweiten Zustand in den ersten Zustand). Das heißt, das Schaltventil 350 schließt den ersten Druckablasskanal 146a und öffnet gleichzeitig den Druckzufuhrkanal 145. Deshalb wird der Druckentlastungskanal ausschließlich durch den zweiten Druckablasskanal 146b gebildet, so dass die Querschnittsfläche des Druckablasskanals minimiert ist. Das heißt, das Ausströmen des Kältemittels in der Kurbelkammer 140 in die Ansaugkammer 141 ist beschränkt, so dass der Druck in der Kurbelkammer 140 wahrscheinlich ansteigen wird. Das ausgestoßene Kältemittel wird der Kurbelkammer 140 über den Druckzufuhrkanal 145 zugeführt. So ist es durch Einstellen des Öffnungsgrades des Druckzufuhrkanals 145 mittels des Steuerventil 300 möglich, den Druck in der Kurbelkammer 140 zu verändern, wodurch der Neigungswinkel der Taumelscheibe 111, das heißt der Hub (Ausstoßverschiebung) des Kolbens 136, variabel gesteuert werden kann.
Ein Öl zur Schmierung ist im Inneren des Kompressors mit variabler Verdrängung 100 eingeschlossen, und das Innere des Kompressors mit variabler Verdrängung 100 wird durch Rühren eines Öls durch die Drehung der Antriebswelle 110 oder durch die Bewegung des Öls aufgrund der Bewegung des Kältemittelgases geschmiert.
Im Folgenden werden das Steuerventil 300, der Drosselkanal 320 und das Schaltventil 350 jeweils näher beschrieben.
Steuerventil 300
2 ist eine Querschnittsansicht, die das Steuerventil 300 darstellt, und 3 ist ein Graph, der den Zusammenhang zwischen dem Betrag der Spulenstromversorgung (Strom I) und dem eingestellten Druck darstellt. Wie in 2 dargestellt ist, umfasst das Steuerventil 300 in der vorliegenden Ausführungsform eine Ventileinheit und eine Antriebseinheit (Magnetspule), welche die Ventileinheit öffnet und schließt.
Die Ventileinheit weist ein zylindrisches Ventilgehäuse 301 auf. Innerhalb des Ventilgehäuses 301 sind in der axialen Richtung von einem Ende (unteres Ende) des Ventilgehäuses 301 in dieser Reihenfolge eine erste Druckmesskammer 302, eine Ventilkammer 303 und eine zweite Druckmesskammer 307 ausgebildet.
Die erste Druckmesskammer 302 steht über eine Verbindungsöffnung 301a, die in der äußeren Umfangsfläche des Ventilgehäuses 301 ausgebildet ist, den dritten Bereich der ersten Aufnahmekammer 104b, den Verbindungskanal 104e, die zweite Aufnahmekammer 107 und den Verbindungskanal 101d mit der Kurbelkammer 140 in Verbindung. Die zweite Druckmesskammer 307 steht über eine Verbindungsöffnung 301e, die in der äußeren Umfangsfläche des Ventilgehäuses 301 ausgebildet ist, den ersten Bereich der ersten Aufnahmekammer 104b und den Verbindungskanal 104f mit der Ansaugkammer 141 in Verbindung. Die Ventilkammer 303 steht über eine Verbindungsöffnung 301b, die in der äußeren Umfangsfläche des Ventilgehäuses 301 ausgebildet ist, den zweiten Bereich der ersten Aufnahmekammer 104b und den Verbindungskanal 104c mit der Auslasskammer 142 in Verbindung. Die erste Druckmesskammer 302 und die Ventilkammer 303 sind derart eingerichtet, dass sie über eine Ventilöffnung 301c, die einen Teil des Druckzufuhrkanals 145 bildet, miteinander in Verbindung stehen können. Zwischen der Ventilkammer 303 und der zweiten Druckmesskammer 307 ist eine Haltebohrung 301d ausgebildet.
In der ersten Druckmesskammer 302 ist ein Balg 305 angeordnet. Der Balg 305 ist innen evakuiert und beherbergt eine Feder. Der Balg 305 ist in der axialen Richtung des Ventilgehäuses 301 axial verschiebbar ausgebildet und hat eine Funktion als eine Druckmessvorrichtung zur Aufnahme des Drucks in der ersten Drucksensorkammer 302, also des Drucks in der Kurbelkammer 140.
In die Ventilkammer 303 ist ein zylindrischer Ventilkörper 304 aufgenommen. Der Ventilkörper 304 ist derart konfiguriert, dass seine äußere Umfangsfläche in engem Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der Haltebohrung 301d steht, und der Ventilkörper 304 ist in der Haltebohrung 301d verschiebbar. Der Ventilkörper 304 ist in der axialen Richtung des Ventilgehäuses 301 beweglich. Das eine Ende (unteres Ende) des Ventilkörpers 304 öffnet und schließt die Ventilöffnung 301c, und das andere Ende (oberes Ende) des Ventilkörpers 304 ragt in die zweite Druckmesskammer 307 hinein.
An dem einem Ende des Ventilkörpers 304 ist ein stabförmiger Verbindungsabschnitt 306 ausgebildet, um hervorzustehen. Ein Ende (Spitze) des Verbindungsabschnitts 306 ist in einer solchen Weise angeordnet, dass sie in der Lage ist, mit dem Faltenbalg 305 in Verbindung zu treten, und sie hat die Funktion, eine Verschiebung des Balgs 305 auf den Ventilkörper 304 zu übertragen.
Die Antriebseinheit umfasst ein zylindrisches Magnetgehäuse 312. Das Magnetgehäuse 312 ist koaxial mit dem anderen Ende (oberen Ende) des Ventilgehäuses 301 verbunden. In dem Magnetgehäuse 312 ist eine vergossene Spule 314 aufgenommen, in welcher eine elektromagnetische Spule mit Harz überzogen ist. In dem Magnetgehäuse 312 ist im Inneren der vergossenen Spule 314 konzentrisch zur vergossenen Spule 314 ein zylindrischer, feststehender Kern 310 aufgenommen. Der feststehende Kern 310 erstreckt sich von dem Ventilgehäuse 301 bis in die Nähe der Mitte der vergossenen Spule 314. Ein dem Ventilgehäuse 301 gegenüberliegendes Ende des Magnetgehäuses 312 wird durch eine zylindrische Hülse 313 mit einem Boden verschlossen, wobei die Hülse 313 so vorgesehen ist, dass sie den feststehenden Kern 310 umschließt.
Der feststehende Kern 310 weist in der Mitte eine Einführungsöffnung 310a auf. Ein Ende (unteres Ende) der Einführungsöffnung 310a öffnet sich zu der zweiten Druckmesskammer 307. Zwischen dem feststehenden Kern 310 und dem geschlossenen Ende (Boden) der Hülse 313 ist ein zylindrischer, beweglicher Kern 308 aufgenommen.
Eine Magnetenstange 309 ist durch die Einführungsöffnung 310a eingesteckt. Ein Ende (unteres Ende) der Magnetenstange 309 ist mittels Einpressen am anderen Ende des Ventilkörpers 304 befestigt. Das andere Ende (oberes Ende) der Magnetenstange 309 wird in eine Durchgangsbohrung im beweglichen Kern 308 eingesetzt (eingepresst). Das heißt, der Ventilkörper 304, der bewegliche Kern 308 und die Magnetenstange 309 sind integriert. Darüber hinaus ist zwischen dem feststehenden Kern 310 und dem beweglichen Kern 308 eine Zwangsausrückfeder 311 vorgesehen, die den beweglichen Kern 308 in eine vom feststehenden Kern 310 wegweisende Richtung (Ventilöffnungsrichtung) drückt.
Der bewegliche Kern 308, der feststehende Kern 310 und das Magnetgehäuse 312 sind aus einem magnetischen Material gefertigt, um einen Magnetkreis zu bilden. Andererseits ist die Hülse 313 aus einem unmagnetischen Edelstahlmaterial gefertigt.
Die vergossene Spule 314 ist über eine Signalleitung oder dergleichen mit einer Steuervorrichtung (nicht dargestellt) verbunden, die außerhalb des Kompressors mit variabler Verdrängung 100 vorgesehen ist. Wenn der Steuerstrom I von der Steuervorrichtung zugeführt wird, erzeugt die vergossene Spule 314 die elektromagnetische Kraft F(I). Wenn die vergossene Spule 314 die elektromagnetische Kraft F(I) erzeugt, wird der bewegliche Kern 308 zum feststehenden Kern 310 angezogen, so dass sich der Ventilkörper 304 in die Schließrichtung des Ventils bewegt.
Auf den Ventilkörper 304 des Steuerventils 300 wirkt neben der von der vergossene Spule 314 erzeugten elektromagnetischen Kraft F(I) die von der Zwangsausrückfeder 311 erzeugte Vorspannkraft f, eine vom Druck in der Ventilkammer 303 erzeugte Kraft (Auslassdruck Pd), eine vom Druck in der ersten Druckmesskammer 302 erzeugte Kraft (Kurbelkammerdruck Pc), eine vom Druck in der zweiten Druckmesskammer 307 erzeugte Kraft (Ansaugdruck Ps) und eine von einer eingebauten Feder des Balges 305 erzeugte Vorspannkraft F. Da hier das Verhältnis von effektiver Druckaufnahmefläche Sb des Balges 305, Dichtfläche Sv, welche die durch den Ventilkörper 304 blockierte Fläche der Ventilöffnung 301c ist, und Querschnittsfläche Sr der zylindrischen Außenumfangsfläche des Ventilkörpers 304, Sb = Sv = Sr bewirken, wird ein Gleichgewicht zwischen den auf den Ventilkörper 304 wirkenden Kräften durch die folgende Gleichung (1) dargestellt und durch Umformen der folgenden Gleichung (1) die nachfolgende Gleichung (2) erhalten. In den Gleichungen (1) und (2) gibt „+“ die Ventilschließrichtung des Ventilkörpers 304 an und „-“ gibt die Ventilöffnungsrichtung des Ventilkörpers 304 an. $F (I) - f + Ps \cdot Sb - F = 0$
$Ps = (F + f - F (I)) / Sb$
Wenn der Druck in der Ansaugkammer 141 höher wird als ein vorgegebener Druck, der entsprechend dem durch die vergossene Spule 314 fließenden Strom (d.h. Steuerstrom I) eingestellt ist, verringern ein gekoppelter Körper des Balges 305, der Verbindungsabschnitt 306 und der Ventilkörper 304 den Öffnungsgrad der Ventilöffnung 301c, d.h. den Öffnungsgrad des Druckzufuhrkanals 145 (Durchgangsquerschnittsfläche), um dadurch den Druck in der Kurbelkammer 140 zu verringern, um die Ausstoßverdrängung zu erhöhen. Fällt der Druck in der Ansaugkammer 141 unter den vorgegebenen Druck, erhöht der gekoppelte Körper den Öffnungsgrad des Druckzufuhrkanals 145 (Durchgangsquerschnittsfläche), um dadurch den Druck in der Kurbelkammer 140 zu erhöhen, um die Ausstoßverdrängung zu verringern. Das heißt, das Steuerventil 300 steuert den Öffnungsgrad (Durchgangsquerschnittsfläche) des Druckzufuhrkanals 145 autonom so, dass sich der Druck in der Ansaugkammer 141 dem vorgegebenen Druck annähert.
Die elektromagnetische Kraft der vergossenen Spule 314 wirkt über die Magnetenstange 309 in Ventilschließrichtung auf den Ventilkörper 304, und dementsprechend steigt bei zunehmender Strommenge hin zur vergossenen Spule 314 eine Kraft in einer Richtung zur Verringerung des Öffnungsgrades des Druckzufuhrkanals 145 an, und der vorgegebene Druck ändert sich in einer abnehmenden Richtung, wie in 3 dargestellt ist. Die Steuervorrichtung steuert diese Stromversorgung der vergossenen Spule 314 durch Pulsweitenmodulation (PWM-Steuerung) bei einer vorbestimmten Frequenz, beispielsweise in einem Bereich von 400 Hz bis 500 Hz, und ändert eine Impulsbreite (Tastverhältnis) so, dass ein Wert eines durch die vergossene Spule 314 fließenden Stroms einen gewünschten Wert erreicht.
Wenn die Klimaanlage in Betrieb ist, d.h. wenn der Kompressor mit variabler Verdrängung 100 in einem Betriebszustand ist, stellt die Steuervorrichtung die die Menge der Stromversorgung zu der vergossenen Spule 314 basierend auf der Einstellung der Klimaanlage (Solltemperatur usw.) der Klimaanlage und einer externen Umgebung ein. Dies steuert die Ausstoßverdrängung so, dass der Druck in der Ansaugkammer 141 zu dem entsprechend der Menge der Stromversorgung vorgegebenen Druck wird. Wenn andererseits die Klimaanlage nicht in Betrieb ist, d.h. der Kompressor mit variabler Verdrängung 100 inaktiv ist, schaltet die Steuervorrichtung die Stromversorgung der vergossenen Spule 314 ab. Dadurch öffnet die Zwangsausrückfeder 311 den Druckzufuhrkanal 145 (Ventilöffnung 301c), und entsprechend wird die Ausstoßverdrängung des Kompressors mit variabler Verdrängung 100 in einen Minimalzustand gesteuert.
Drosselkanal 320
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Drosselkanal 320 innerhalb des Steuerventils 300 vorgesehen und dazu ausgestaltet, eine Verbindung zwischen dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 und der Ansaugkammer 141 herzustellen. Die 4A und 4B sind Querschnittsansichten des Hauptteils des Steuerventils 300. 4A stellt einen Zustand dar, in welchem der Drosselkanal 320 geöffnet ist, und 4B stellt einen Zustand dar, in welchem der Drosselkanal 320 geschlossen ist.
Der Drosselkanal 320 ist vorgesehen, um dem Kältemittel im Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 zu ermöglichen, in die Ansaugkammer 141 entweichen, wenn das Steuerventil 300 geschlossen ist und der Druckzufuhrkanal 145 geschlossen ist.
Wie in 4A dargestellt ist, besteht der Drosselkanal 320 in der vorliegenden Ausführungsform aus: einer Verbindungsöffnung 304a, die einen Innenraum des integrierten Ventilkörpers 304 und des Verbindungsabschnitts 306 definiert; eine Verbindungsöffnung 306a, die in dem Verbindungsabschnitt 306 ausgebildet ist, wobei die Verbindungsöffnung 306a eine Verbindung zwischen der ersten Druckmesskammer 302 und der Verbindungsöffnung 304a herstellt; eine Verbindungsöffnung 309a, die in dem Einpressabschnitt der Magnetenstange 309a ausgebildet ist, welcher in den Ventilkörper 304 eingepresst ist, wobei die Verbindungsöffnung 309a mit der Verbindungsöffnung 304a verbunden ist; eine zylindrische Aussparung 304b, die am anderen Ende (oberen Ende) des Ventilkörpers 304 ausgebildet ist; eine Verbindungsöffnung 309b, die an einem Abschnitt der Magnetstange 309 ausgebildet ist, der in der Aussparung 304b angeordnet ist und eine Verbindung zwischen der Verbindungsöffnung 309a und der Innenseite der Aussparung 304b herstellt; die zweite Druckmesskammer 307; die Verbindungsöffnung 301e, die in der äußeren Umfangsfläche des Ventilgehäuses 301 ausgebildet ist; und einen Verbindungskanal 104f (siehe 1), der im Zylinderkopf 104 ausgebildet ist.
Wenn also, wie in 4B dargestellt ist, eine Fläche 304c an dem anderen Ende des Ventilkörpers 304 (d. h. eine die Aussparung 304b umgebende ringförmige Fläche) mit einer unteren Stirnfläche des feststehenden Kerns 310 in Kontakt kommt, wird der Drosselkanal 320 geschlossen, so dass die Verbindung zwischen der ersten Druckmesskammer 302, welche mit dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 verbunden ist, und der Ansaugkammer 141 blockiert wird.
Andererseits öffnet sich der Drosselkanal 320, wie in 4A dargestellt ist, wenn sich die Oberfläche (ringförmige Oberfläche) 304c am anderen Ende des Ventilkörpers 304 von der unteren Stirnfläche des feststehenden Kerns 310 entfernt, so dass die erste Druckmesskammer 302 und die Ansaugkammer 141 über den Drosselkanal 320 in Verbindung stehen. Die in der Magnetenstange 309 ausgebildete Verbindungsöffnung 309b ist derart ausgebildet, dass sie beim Öffnen des Drosselkanals 320 als „Drosselabschnitt“ fungiert. Unter Berücksichtigung der Eigenschaft des Ausströmens (Auslassens) des Kältemittels in die Ansaugkammer 141 im Bereich des Druckzufuhrkanals 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350, ist die Öffnungsfläche der Verbindungsöffnung 309b ist so klein wie möglich festgelegt. Der Drosselabschnitt kann in der Verbindungsöffnung 306a, der Verbindungsöffnung 304a oder der Verbindungsöffnung 309a vorgesehen sein.
Wenn die vergossene Spule 314 entmagnetisiert ist, entfernt sich in dem Steuerventil 300 das eine Ende des Ventilkörpers 304 durch die Vorspannkraft der Zwangsausrückfeder 311 von dem Umfang der Ventilöffnung 301c und der Ventilöffnungsgrad wird maximiert. Das heißt, der Druckzufuhrkanal 145 öffnet sich maximal. Zu diesem Zeitpunkt tritt, wie in 4B dargestellt ist, die Oberfläche 304c an dem anderen Ende des Ventilkörpers 304 mit der unteren Stirnfläche des feststehenden Kerns 310 in Kontakt, so dass der Drosselkanal 320 geschlossen ist. Wenn andererseits eine Strommenge durch die vergossene Spule 314 fließt, die bewirkt, dass eine elektromagnetische Kraft, welche die Vorspannkraft der Zwangsausrückfeder 311 übersteigt, bewegt sich das eine Ende des Ventilkörpers 304 in eine Richtung, welche die Ventilöffnung 301c schließt, und dementsprechend entfernt sich die Oberfläche 304c am anderen Ende des Ventilkörpers 304 von der unteren Stirnfläche des feststehenden Kerns 310, wie in 4A dargestellt ist, so dass sich der Drosselkanal 320 öffnet.
So bilden in der vorliegenden Ausführungsform die Oberfläche 304c am anderen Ende des Ventilkörpers 304 und der feststehende Kern 310 (bzw. die untere Stirnfläche davon) des Steuerventils 300 Ventilmittel (einen Ventilmechanismus) zum Öffnen und Schließen des Drosselkanals 320. Der Drosselkanal 320 ist nur geschlossen, wenn sich der Kompressor mit variabler Verdrängung 100 in einem inaktiven (abgeschalteten) Zustand befindet, in welchem die vergossene Spule 314 entmagnetisiert ist, wohingegen der Drosselkanal 320 geöffnet ist (in einem Öffnungszustand), wenn sich der Kompressor mit variabler Verdrängung 100 in einem aktivierten (eingeschalteten) Zustand befindet, in dem die vergossene Spule 314 erregt wird, um die Verbindung zwischen dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 und der Ansaugkammer 141 herzustellen.
Schaltventil 350
5 ist eine Querschnittsansicht, die das Schaltventil 350 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist das Schaltventil 350 in der zweiten Aufnahmekammer 107 angeordnet, die von der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d und der zylinderblockseitigen Aussparung 101c gebildet wird. Das Schaltventil 350 umfasst: ein Trennelement 351, das in der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d befestigt ist; einen Hauptventilkörper 352, der in die zylinderkopfseitigen Aussparung 104d aufgenommen ist und in der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d axial beweglich ist; und einen Unterventilkörper 400, der in die zylinderblockseitigen Aussparung 101c aufgenommen ist und in der zylinderblockseitigen Aussparung 101c axial beweglich ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Unterventilkörper 400 so ausgebildet, dass er leichter ist als der Hauptventilkörper 352. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform der Hauptventilkörper 352 (und das Trennelement 351) aus einem Metallmaterial hergestellt, wie beispielsweise einem Metall auf Aluminiumbasis oder einem Metall auf Messingbasis, und der Unterventilkörper 400 ist aus einem Harzmaterial hergestellt.
Die zylinderkopfseitige Aussparung 104d ist als gestufte zylindrische Aussparung parallel zu der Achse der Antriebswelle 110 ausgebildet. Insbesondere besteht die zylinderkopfseitige Aussparung 104d aus einem Abschnitt größeren Innendurchmessers 104d1 auf der dem Zylinderblock 101 zugewandten Seite der Verbindungsfläche und einem Abschnitt kleineren Innendurchmessers 104d2, der mit dem Abschnitt größeren Innendurchmessers 104d1 zusammenhängt und einen kleineren Durchmesser als jenen des Abschnitts größeren Innendurchmessers 104d1 aufweist. An der inneren Umfangsfläche des Abschnitts größeren Innendurchmessers 104d1 öffnet sich das andere Ende des Verbindungskanals 104g, dessen eines Ende sich zur Ansaugkammer 141 öffnet.
Die zylinderblockseitige Aussparung 101c ist parallel zur Achse der Antriebswelle 110 und als zylindrische Aussparung mit einem kleineren Durchmesser als die zylinderkopfseitige Aussparung 104d ausgebildet. Ein Ende des Verbindungskanals 101d, der den Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 bildet, ist öffnet sich an einer Bodenfläche 101 c1 der zylinderblockseitigen Aussparung 101c.
Das Trennelement 351 weist eine zylindrische Umfangswand 351a und eine Stirnwand 351b auf, die ein Ende der Umfangswand 351a schließt. Durch Einpressen und Befestigen der Umfangswand 351a in die Innenumfangsfläche des Abschnitts größeren Innendurchmessers 104d1 der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d unterteilt das Trennelement 351 die zylinderkopfseitige Aussparung 104d in eine erste Ventilkammer 104d3, die hauptsächlich aus dem Abschnitt kleineren Durchmessers 104d2 gebildet ist, und eine zweite Ventilkammer 104d4, die im Inneren der Umfangswand 351a gebildet ist und auf einer Seite der Auslassventil-ausbildenden Platte 151 angeordnet ist. Das andere Ende (offenes Ende) 351a2 der Umfangswand 351a ist in Kontakt mit der Auslassventil-ausbildenden Platte 151.
In der Stirnwand 351b des Trennelements 351 ist ein Einsteckloch 351b1 ausgebildet. Durch das Einsteckloch 351b1 stehen die erste Ventilkammer 104d3 und die zweite Ventilkammer 104d4 in Verbindung. Auf einer Oberfläche der Stirnwand 351b des Trennelements 351 gegenüber der Umfangswand 351a, ist ein ringförmiger, vorstehender Abschnitt 351b2 ausgebildet, der das Einsteckloch 351b1 umgibt und zur ersten Ventilkammer 104d3 hin vorsteht.
Die Bodenfläche 104d5 der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d (oder des Abschnitts kleineren Durchmessers 104d2 davon) bildet eine Innenwand der ersten Ventilkammer 104d3. An der Bodenfläche 104d5 der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d öffnet sich ein Ende des Verbindungskanals 104e, der den Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 bildet, und dient als erstes Ventilöffnung 104e1. Ein die erste Ventilöffnung 104e1 umringender Abschnitt der Bodenfläche 104d5 der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d bildet einen ersten Ventilsitz 104e2. Das heißt, die erste Ventilkammer 104d3 weist auf: Die erste Ventilöffnung 104e1, die mit dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 (d.h. der Auslasskammer 142) verbunden ist; und den ersten Ventilsitz 104e2, welcher die erste Ventilöffnung 104e1 umgibt.
Die Auslassventil-ausbildende Platte 151 bildet eine Innenwand der zweiten Ventilkammer 104d4. Die zweite Ventilöffnung 151a öffnet sich durch die Auslassventil-ausbildende Platte 151. Der die zweite Ventilöffnung 151a auf der Auslassventil-ausbildenden Platte 151 umringende Abschnitt bildet einen zweiten Ventilsitz 151b. Die zweite Ventilöffnung 151a steht über die Verbindungsöffnung, die durch die Ventilplatte 103 und die Ansaugventil-ausbildende Platte 150 und durch die zylinderblockseitige Aussparung 101c hindurchgeht, mit dem Verbindungskanal 101d in Verbindung, der den Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 bildet. In der Umfangswand 351a des Trennelements 351, in deren Inneren die zweite Ventilkammer 104d4 ausgebildet ist, ist die Druckablassöffnung 351a1 ausgebildet, die über den Verbindungskanal 104g mit der Ansaugkammer 141 verbunden ist. Das heißt, die zweite Ventilkammer 104d4 weist auf: Die zweite Ventilöffnung 151a, die mit dem Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 in Verbindung steht (d.h. mit der Kurbelkammer 140 in Verbindung steht); den zweiten Ventilsitz 151b, der die zweite Ventilöffnung 151a umgibt; und die Druckablassöffnung 351a1, die mit der Ansaugkammer 141 in Verbindung steht.
Der Hauptventilkörper 352 umfasst: einen ersten Ventilabschnitt 352a, der in der ersten Ventilkammer 104d3 angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, mit dem ersten Ventilsitz 104e2, der die erste Ventilöffnung 104e1 umgibt, in Kontakt zu treten und sich von ihm zu entfernen; einen zweiten Ventilabschnitt 352b, der in der zweiten Ventilkammer 104d4 angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, mit dem zweiten Ventilsitz 151b, der die zweite Ventilöffnung 151a umschließt, in Kontakt zu treten und sich von ihm zu entfernen; und einen Schaftabschnitt 352c, der den ersten Ventilabschnitt 352a und den zweiten Ventilabschnitt 352b verbindet und durch das in dem Trennelement 351 ausgebildete Einsteckloch 351b1 hindurchgesteckt ist. Dann ist es in der vorliegenden Ausführungsform derart konfiguriert, dass die erste Ventilöffnung 104e1 geöffnet und geschlossen wird, indem eine Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a in Kontakt mit ersten Ventilsitz 104e2 tritt und sich von diesem entfernt, und dass die zweite Ventilöffnung 151a und die Druckablassöffnung 351a1 miteinander in Verbindung stehen, oder die Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung 151a und der Druckablassöffnung 351a1 blockiert wird, indem eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b mit dem zweiten Ventilsitz 151b in Kontakt tritt und sich von diesem entfernt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Ventilabschnitt 352a und der Schaftabschnitt 352c des Hauptventilkörpers 352 integral ausgebildet, und der zweite Ventilabschnitt 352b des Hauptventilkörpers 352 ist getrennt von dem ersten Ventilabschnitt 352a und dem Schaftabschnitt 352c ausgebildet und an dem Schaftabschnitt 352c befestigt. Im Einzelnen wird der Hauptventilkörper 352 durch Einpressen des Schaftabschnitts 352c, der integral mit dem ersten Ventilabschnitt 352a ausgebildet ist, in eine Durchgangsöffnung gebildet, die durch den zweiten Ventilabschnitt 352b hindurch ausgebildet ist. Wenn der Hauptventilkörpers 352 gebildet wird, wird die Einpressposition des Schaftabschnitts 352c in axialer Richtung in Bezug auf die Durchgangsöffnung des zweiten Ventilabschnitts 352b so eingestellt, dass die andere Stirnfläche 352a2 des ersten Ventilabschnitts 352a gleichzeitig den ringförmigen, vorstehenden Abschnitt 351b2 berührt, der an der Stirnwand 351b des Trennelements 351 ausgebildet ist, wenn die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b den zweiten Ventilsitz 151b berührt.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform das Trennelement 351 und das Hauptventilkörper 352 integriert, um eine Ventilanordnung 350a zu bilden. Im Folgenden wird mit Bezug auf 6 ein Montageverfahren (Montageprozesse) der Ventilanordnung 350a beschrieben.
Zunächst wird die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b auf einer horizontalen Fläche H platziert. Anschließend wird das offene Ende 351a2 der Umfangswand 351a des Trennelements 351a auf der horizontalen Fläche H platziert, so dass der zweite Ventilabschnitt 352b darin aufgenommen ist. Als nächstes wird ein integral geformtes Bauteil des ersten Ventilabschnitts 352a und des Schaftabschnitts 352c von der Seite des Schaftabschnitts 352c durch das Einsteckloch 351b1 eingesteckt, das durch die Stirnwand 351b des Trennelements 351 hindurch ausgebildet ist. Als nächstes wird die Spitze des Schaftabschnitts 352c mit der Durchgangsöffnung des zweiten Ventilabschnitts 352b ausgerichtet und die integral geformte Komponente wird so gepresst, dass der Schaftabschnitt 352c in die Durchgangsöffnung des zweiten Ventilabschnitts 352b derart eingepresst wird, bis die andere Stirnfläche 352a2 des ersten Ventilabschnitts 352a mit dem ringförmigen, vorstehenden Abschnitt 351b2 des Trennelements 351 in Kontakt tritt. Auf diese Weise wird die Ventilanordnung 350a einschließlich des Trennelements 351 und des Hauptventilkörpers 352 vorbereitet. Anschließend wird in der vorliegenden Ausführungsform die so montierte Ventilanordnung 350a in der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d montiert.
Die Konfiguration des Hauptventilkörpers 352 wird anhand der 5 und 6 näher beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der erste Ventilabschnitt 352a des Hauptventilkörpers 352: einen Ventilsitz-seitigen Abschnitt 352a3 auf der Seite des ersten Ventilsitzes 104e2; einen Trennelement-seitigen Abschnitt 352a4 auf der Seite des Trennelement 351; und einen Zwischenabschnitt 352a5, der zwischen dem Ventilsitz-seitigen Abschnitt 352a3 und dem Trennelement-seitigen Abschnitt 352a4 angeordnet ist. Der Außendurchmesser des Zwischenabschnitts 352a5 ist größer als der des Ventilsitz-seitigen Abschnitts 352a3 und des Trennelement-seitigen Abschnitts 352a4. Der Hauptventilkörper 352 ist so gehalten, dass ein vorgegebenes Spiel zwischen der äußeren Umfangsfläche des Zwischenabschnitts 352a5 und der inneren Umfangsfläche der ersten Ventilkammer 104d3 (Abschnitt kleineren Innendurchmessers 104d2 der zylinderkopfseitigen Ausnehmung 104d) gebildet ist.
Der zweite Ventilabschnitt 352b des Hauptventilkörpers 352 ist in einer zylindrischen Form mit einem Boden ausgebildet. Durch die Bodenwand des zweiten Ventilabschnitts 352b hindurch ist die Durchgangsöffnung gebildet, durch welche der Schaftabschnitt 352c, der sich von der Stirnseite des ersten Ventilabschnitts 352a (oder dessen Trennelement-seitigen Abschnitts 352a4) weg erstreckt, eingepresst ist. Eine ringförmige Stirnfläche des offenen Endes des zweiten Ventilabschnitts 352b bildet die eine Stirnfläche 352b1, die mit dem zweiten Ventilsitz 151b in Kontakt tritt und sich von diesem entfernt.
Darüber hinaus weist der Hauptventilkörper 352 einen Innendurchgang 352d auf, um eine Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung 104e1 und der zweiten Ventilöffnung 151a bereitzustellen. Der Innendurchgang 352d beinhaltet einen ersten Durchgang 352d1, der sich in axialer Richtung des Hauptventilkörpers 352 erstreckt, und einen zweiten Durchgang 352d2, der mit dem ersten Durchgang 352d1 verbunden ist. Ein Ende des ersten Durchgangs 352d1 öffnet sich zu einer Stirnfläche (Spitzenfläche) 352c1 des Schaftabschnitts 352c, der in die Durchgangsöffnung des zweiten Ventilabschnitts 352b eingepresst ist, und das andere Ende des ersten Durchgangs 352d1 ist ein geschlossenes Ende. Der zweite Durchgang 352d2 ist im Ventilsitz-seitigen Abschnitt 352a3 des ersten Ventilabschnitts 352a ausgebildet und stellt eine Verbindung zwischen dem ersten Durchgang 352d1 und der ersten Ventilkammer 104d3 her.
Wenn sich die eine Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a des Hauptventilkörpers 352 vom ersten Ventilsitz 104e2 entfernt und die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b mit dem zweiten Ventilsitz 151b in Kontakt tritt, ist somit im Schaltventil 350 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung 151a und der Druckablassöffnung 351a1 blockiert und gleichzeitig stehen die erste Ventilöffnung 104e1 und die zweite Ventilöffnung 151a über den Innendurchgang 352d (352d1 + 352d2) in Verbindung. Wenn andererseits die eine Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a1 mit dem ersten Ventilsitz 104e2 in Kontakt tritt und dementsprechend die erste Ventilöffnung 104e1 geschlossen ist, ist die Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung 104e1 und der zweiten Ventilöffnung 151a durch den Innendurchgang 352d blockiert, und gleichzeitig ist die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b vom zweiten Ventilsitz 151b ab gehoben und dementsprechend stehen die zweite Ventilöffnung 151a und die Druckablassöffnung 351a1 in Verbindung.
Wenn hier, wie vorstehend beschrieben, die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b mit dem zweiten Ventilsitz 151b in Kontakt tritt, berührt die andere Stirnfläche 352a2 des ersten Ventilabschnitts 352a den ringförmigen, vorstehenden Abschnitt 351b2 des Trennelements 351. Dadurch wird die Verbindung zwischen der ersten Ventilkammer 104d3 und der zweiten Ventilkammer 104d4 durch das Einsteckloch 351b1 blockiert. Das heißt, es wird verhindert, dass das Kältemittel von der ersten Ventilkammer 104d3 über das Einsteckloch 351b1 zu der zweiten Ventilkammer 104d4 strömt. Da die andere Stirnfläche 352a2 des ersten Ventilabschnitts 352a mit der ringförmigen, vorstehenden Abschnitt 351b2 des Trennelements 351 in Kontakt tritt, ist es außerdem möglich, die Kontaktfläche zwischen der anderen Stirnfläche 352a2 des ersten Ventilabschnitts 352a und dem Trennelement 351 zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, einen Anstieg einer zusätzlichen Kraft zu reduzieren, wie beispielsweise einer Haftkraft durch ein auf das Hauptventilgehäuse 352 wirkendes Öl. Dies erleichtert die Bewegung des Hauptventilkörpers 352 weg von einem Zustand, in welchem der Hauptventilkörper 352 den zweiten Ventilsitz 151b berührt, hin zu einer Richtung des In-Kontakt-Tretens mit dem ersten Ventilsitz 104e2.
Darüber hinaus umfasst in der vorliegenden Ausführungsform der Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352 weiterhin einen dritten Durchgang 352d3, der in dem Trennelement-seitigen Abschnitt 352a4 des ersten Ventilabschnitts 352a4 ausgebildet ist und eine Verbindung zwischen dem ersten Durchgang 352d1 und der ersten Ventilkammer 104d3 herstellt. Selbst wenn die andere Stirnfläche 352a2 des ersten Ventilabschnitts 352a2 mit dem ringförmigen, vorstehenden Abschnitt 351b2 des Trennelements 351 in Kontakt steht, kann somit ein Kältemittelstrom in einem Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche des Zwischenabschnitts 352a5 des ersten Ventilabschnitts 352a und der inneren Umfangsfläche der ersten Ventilkammer 104d3 ausgebildet werden. Selbst wenn Fremdstoffe oder dergleichen im Kältemittel enthalten sind, welches aus der ersten Ventilöffnung 104e1 in die erste Ventilkammer 104d3 strömt, kann also der Kältemittelstrom verhindern, dass diese Fremdstoffe oder dergleichen in dem Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche des Zwischenabschnitts 352a5 des ersten Ventilanteils 352a5 und der inneren Umfangsfläche der ersten Ventilkammer 104d3 verbleiben und die Bewegung des Hauptventilkörpers 352 behindern.
7 ist eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau des Unterventilkörpers 400 darstellt. Der Unterventilkörper 400 umfasst: einen Abschnitt kleinen Außendurchmessers 400b, der auf der Seite des Hauptventilkörpers 352 angeordnet ist und einen Ventilabschnitt 400a umfasst, der dazu eingerichtet ist, die Stirnfläche 352c1 des Schaftabschnitts 352c des Hauptventilkörpers 352 zu kontaktieren und sich von ihr zu entfernen; und einen Abschnitt größeren Außendurchmessers 400c, der auf der Seite der Bodenfläche 101c1 der zylinderblockseitigen Aussparung 401k angeordnet ist und einen größeren Außendurchmesser als jenen des Abschnitts kleineren Außendurchmesser 400b aufweist.
Der Unterventilkörper 400 ist in solch einer Weise gelagert, dass ein vorgegebenes Spiel zwischen dem Abschnitt größeren Außendurchmessers 400c und der inneren Umfangsfläche der zylinderblockseitigen Aussparung 101c gebildet ist. Der Abschnitt kleineren Außendurchmessers 400b ragt durch die Verbindungsöffnung, welche durch die Ventilplatte 103 und die Ansaugventil-ausbildende Platte 150 hindurchdringt, in die zweite Ventilbohrung 151a hinein (siehe 5). Indem die Stirnfläche 400a1 des Ventilabschnitts 400a des Unterventilkörpers 400 mit der Stirnfläche 352c1 des Schaftabschnitts 352c des Hauptventilkörpers 352c in Kontakt tritt und sich von diesem entfernt, wird ein Endabschnitt des Innendurchgangs 352d des Hauptventilkörpers 352 auf der Seite der zweiten Ventilöffnung 151a oder speziell das eine Ende (offenes Ende) des ersten Durchgangs 352d1, welches zu der Stirnfläche 352c1 des Schaftabschnitts 352c offen ist, geöffnet und geschlossen.
Darüber hinaus weist der Unterventilkörper 400 einen Innendurchgang (interner Durchgang des Unterventilkörpers) 400d auf. Der Innendurchgang 400d des Unterventilkörpers umfasst einen ersten Durchgang 400d1, der sich in der axialen Richtung des Unterventilkörpers 400 erstreckt, und einen zweiten Durchgang 400d2, der mit dem ersten Durchgang 400d1 verbunden ist. Ein Ende des ersten Durchgangs 400d1 ist zu einer Stirnfläche 400c1 des Abschnitts größeren Außendurchmessers 400c geöffnet, welcher der Bodenfläche 101c1 der zylinderblockseitigen Aussparung 101c zugewandt ist, und das andere Ende des ersten Durchgangs 400d1 ist ein geschlossenes Ende. Der zweite Durchgang 400d2 ist so ausgebildet, dass er den Abschnitt kleineren Außendurchmessers 400b in radialer Richtung durchdringt und eine Verbindung zwischen dem ersten Durchgang 400d1 und der Verbindungsöffnung, die durch die Ventilplatte 103 und die Ansaugventil-ausbildende Platte 150 hindurchdringt, herstellt. Das heißt, der Innendurchgang 400d stellt die Verbindung zwischen dem Verbindungskanal 101d, der den Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 bildet, und der zweiten Ventilöffnung 151a her.
Darüber hinaus ist in dem Unterventilkörper 400 in der Stirnfläche 400c1 des Abschnitts größeren Außendurchmessers 400c eine Verbindungsnut 400c2 ausgebildet, die sich von dem ersten Durchgang 400d1 zu der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts größeren Außendurchmessers 400c erstreckt. Selbst wenn die Stirnfläche 400c1 des Abschnitts größeren Außendurchmessers 400c mit der Bodenfläche 101c1 der zylinderblockseitigen Aussparung 101c in Kontakt steht, kann somit ein Kältemittelstrom in einem Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts größeren Außendurchmessers 400c und der inneren Umfangsfläche der zylinderblockseitigen Aussparung 101c gebildet werden. Selbst wenn Fremdkörper oder dergleichen in dem Kältemittel enthalten sind, welches in die zylinderblockseitige Aussparung 101c eingeströmt ist, ist es möglich, zu verhindern, dass die Fremdkörper oder dergleichen in dem Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts größeren Außendurchmessers 400c und der inneren Umfangsfläche der zylinderblockseitigen Aussparung 101c verbleiben und die Bewegung des Unterventilkörpers 400 behindern.
Funktionsweise des Schaltventils 350
Die Funktionsweise des Schaltventils 350 wird anhand der 8A und 8B beschrieben. Ein Ende des Hauptventilkörpers 352 erfährt den Druck Pm in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350, und die andere Seite des Hauptventilkörpers 352 erfährt den Druck Ps in dem Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 (d.h. den Druck in der Kurbelkammer 140). Wenn der erste Ventilabschnitt 352a des Hauptventilkörpers 352a die erste Ventilöffnung 104e1 öffnet, erfährt ein Ende des Unterventilkörpers 400 den Druck Pm im Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 und das andere Ende des Unterventilkörpers 400 empfängt den Druck Pc im Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140.
Wenn also der Druck Pm im Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 höher ist als der Druck Pc in der Kurbelkammer 140, entfernt sich die eine Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a des Hauptventilkörper 352 vom ersten Ventilsitz 104e2 und die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b des Hauptventilkörpers 352 tritt in Kontakt mit dem zweiten Ventilsitz 151b (sitzt auf). Darüber entfernt sich die Stirnfläche 400a1 des Ventilabschnitts 400a des Unterventilkörpers 400 von der Stirnfläche 352c1 des Schaftabschnitts 352c des Hauptventilkörpers 352 und die Stirnfläche 400c1 des Abschnitts größeren Außendurchmessers 400c Unterventilkörper 400 tritt in Kontakt mit der Bodenfläche 101c1 der zylinderblockseitigen Aussparung 101c (Siehe 8A). In diesem Fall stehen die erste Ventilöffnung 104e1 und die zweite Ventilöffnung 151a über den Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352 in Verbindung, und die Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung 151a und der Druckablassöffnung 351a1 ist blockiert. Das heißt, der Verbindungskanal 104e, der den Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 bildet, und der Verbindungskanal 101d, der den Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 bildet, stehen über die erste Ventilöffnung 104e1, den Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352, die zweite Ventilöffnung 151a und den Innendurchgang 400d des Unterventilkörpers 400 in Verbindung. Das heißt, das Schaltventil 350 öffnet den Druckzufuhrkanal 145 und schließt gleichzeitig den ersten Druckablasskanal 146a.
Wenn andererseits der Druck Pm in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 niedriger ist als der Druck Pc in der Kurbelkammer 140, tritt die eine Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a des Hauptventilkörpers 352 in Kontakt mit dem ersten Ventilsitz 104e2 (sitzt auf) und gleichzeitig entfernt sich die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b des Hauptventilkörpers 352 von dem zweiten Ventilsitz 151b. Darüber hinaus tritt die Stirnfläche 400a1 des Ventilabschnitts 400a des Unterventilkörpers 400 in Kontakt mit der Stirnfläche 352c1 des Schaftabschnitts 352c des Hauptventilkörpers 352, und gleichzeitig entfernt sich die Stirnfläche 400c1 des Abschnitts größeren Außendurchmessers 400c des Unterventilkörpers 400 von der Bodenfläche 101c1 der zylinderblockseitigen Aussparung 101c (siehe 8B). In diesem Fall ist die Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung 104e1 und der zweiten Ventilöffnung 151a blockiert, und gleichzeitig stehen die zweite Ventilöffnung 151a und die Druckablassöffnung 351a1 in Verbindung. Das heißt, der Verbindungskanal 101d, der den Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 bildet, steht über den internen Kanal 400d des Unterventilkörpers 400, der zweiten Ventilkammer 104d4, der Druckentlastungsbohrung 351a1 und dem Verbindungskanal 104g mit der Ansaugkammer 141 in Verbindung. Das heißt, das Schaltventil 350 schließt den Druckzufuhrkanal 145 und öffnet gleichzeitig den ersten Druckablasskanal 146a.
Wenn das Steuerventil 300 den Druckzufuhrkanal 145 öffnet, wird das ausgestoßene Kältemittel dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 zugeführt. Dadurch steigt der Druck Pm in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 auf einen höheren Wert als der Druck Pc in der Kurbelkammer 140. Wenn andererseits das Steuerventil 300 den Druckzufuhrkanal 145 schließt, strömt das Kältemittel in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 über den Drosselkanal 320 in die Ansaugkammer 141. Dadurch wird der Druck Pm in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 niedriger als der Druck Pc in der Kurbelkammer 140.
Somit stellt das Schaltventil 350 bei geöffnetem Steuerventil 300 eine Verbindung zwischen dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 und dem Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 her, um die Zufuhr des ausgestoßenen Kältemittels in die Kurbelkammer 140 zu ermöglichen und die Querschnittsfläche des Druckablasskanals zu minimieren. Bei geschlossenem Steuerventil 300 bewirkt das Schaltventil 350, dass der Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 als erster Druckablasskanal 146a wirkt, um die Querschnittsfläche des Druckablasskanals zu maximieren, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel in der Kurbelkammer 140 schnell in die Ansaugkammer 141 ausströmt, und zu verhindern, dass das Kältemittel von der Kurbelkammer 140 zum Steuerventil 300 strömt.
Betrieb des Kompressors mit variabler Verdrängung 100
9 stellt einen Zustand dar, in welchem der Kompressor mit variabler Verdrängung 100 gestoppt ist, während der Motor des Fahrzeugs gestoppt ist oder dergleichen. Wenn der Kompressor variabler mit Verdrängung 100 gestoppt ist, ist die Stromversorgung der vergossenen Spule 314 des Steuerventils 300 abgeschaltet und das Steuerventil 300 öffnet den Druckzufuhrkanal 145 auf ein Maximum (die Durchgangsquerschnittsfläche ist maximiert). Weiterhin ist der Drosselkanal 320 geschlossen. In dem Schaltventil 350 steht die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b des Hauptventilkörpers 352b in Kontakt mit den zweiten Ventilsitz 151b, so dass die Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung 151a und der Druckablassöffnung 351a1 blockiert ist, und die eine Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a des Hauptventilkörpers 352a ist von dem ersten Ventilsitz 104e2 entfernt. In dem Unterventilkörper 400 steht die Stirnfläche 400c1 des Abschnitts größeren Außendurchmessers 400c mit der Bodenfläche 101c1 der zylinderblockseitigen Aussparung 101c in Kontakt und gleichzeitig ist die Stirnfläche 400a1 des Ventilabschnitts 400a von der Stirnfläche 352c1 des Spindelabschnitts 352c des Hauptventilkörpers 352 entfernt (der Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352 ist offen). Somit steht der Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 mit dem Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 in Verbindung. Die Kurbelkammer 140 und die Ansaugkammer 141 stehen lediglich über den zweiten Druckablasskanal 146b in Verbindung, und der Öffnungsgrad (Durchgangsquerschnittsfläche) des Druckablasskanals, der die Verbindung zwischen der Kurbelkammer 140 und der Ansaugkammer 141 bereitstellt, ist minimiert.
Wenn der Motor des Fahrzeugs in einem in 9 dargestellten Zustand anläuft und die Antriebswelle 110 des Kompressors mit variabler Verdrängung 100 dreht, wird das gesamte in der Verdichtungseinheit verdichtete und in die Auslasskammer 142 ausgestoßene Kältemittel (ausgestoßenes Kältemittel) über den Druckzufuhrkanal 145 der Kurbelkammer 140 zugeführt, da das Auslassrückschlagventil 200 den Auslasskanal schließt und der Drosselkanal 320 geschlossen ist. Dadurch nimmt der Druck in der Kurbelkammer 140 schnell zu, der Neigungswinkel der Taumelscheibe 111 wird minimiert und der Hub (Auslaufweg) des Kolbens 136 wird minimiert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kompressor mit variabler Verdrängung 100 in einem inaktiven Zustand betrieben. Das ausgestoßene Kältemittel enthält ein Öl und zirkuliert durch einen internen Zirkulationskanal, der aus der Auslasskammer 142, dem Druckzufuhrkanal 145, der Kurbelkammer 140, dem zweiten Druckablasskanal 146b, der Ansaugkammer 141 und der Zylinderbohrung 101a besteht, um das Innere des Kompressors mit variabler Verdrängung 100 zu schmieren.
Bei aktivierter Klimaanlage fließt dann ein Strom in der vergossenen Spule 314 des Steuerventils 300, so dass der Ventilkörper 304 der Ventilöffnung 301c schließt. Das heißt, das Steuerventil 300 schließt den Druckzufuhrkanal 145. Gleichzeitig öffnet sich der Drosselkanal 320. In diesem Fall wird das ausgestoßene Kältemittel nicht dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 zugeführt, und das Kältemittel in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 strömt über den Drosselkanal 320 in die Ansaugkammer 141 aus. Dadurch wird der Druck Pm in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 reduziert.
Wenn dann der Druck Pm im Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 niedriger wird als der Druck Pc in der Kurbelkammer 140, wird zuerst das Unterventilgehäuse 400 betätigt, das leichter ist als das Hauptventilgehäuse 352, wie in 10A dargestellt ist. Dadurch tritt die Stirnfläche 400a1 des Ventilabschnitts 400a des Unterventilkörpers 400 mit der Stirnfläche 352c1 des Spindelabschnitts 352c des Hauptventilkörpers 352 in Kontakt, so dass der Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352 (oder dessen Ende auf der Seite der zweiten Ventilöffnung 151a) geschlossen ist. Insbesondere wird der Unterventilkörper 400 durch eine geringe Menge an Kältemittelstrom (Rückstrom) gedrückt, der aus dem Verbindungskanal 101d, welcher den Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350 und der Kurbelkammer 140 bildet, in die zylinderblockseitige Aussparung 101c strömt, so dass der Unterventilkörper 400 sich bewegt und den Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352 verschließt.
Dies verhindert, dass das Kältemittel aus der Kurbelkammer 140 in den Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 strömt und dass das Kältemittel in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 durch den Drosselkanal 320 in die Ansaugkammer 141 ausströmt. Somit ist es möglich, den Druck im Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 zuverlässig und schnell auf den Druck in der Ansaugkammer 141 zu reduzieren. Somit ist es möglich, das Hauptventilkörper 352 zusammen mit dem Unterventilkörper 400 durch die Erhöhung der Differenz zwischen dem Druck Pc in der Kurbelkammer 140 und dem Druck Pm in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 (und durch einen dadurch verursachten hydrodynamischen Strom des Kältemittelstroms) zuverlässig zu betreiben.
Wenn dann der Hauptventilkörper 352 mit dem Unterventilkörper 400 arbeitet, wie in 10B dargestellt ist, tritt die eine Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a des Hauptventilkörpers 352 in Kontakt mit dem ersten Ventilsitz 104e2, um die erste Ventilöffnung 104e1 zu schließen, und die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b des Hauptventilkörpers 352b entfernt sich von dem zweiten Ventilsitz 151b, um eine Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung 151a und der Druckablassöffnung 351a1 herzustellen. Das heißt, das Schaltventil 350 schließt den Druckzufuhrkanal 145 und öffnet den ersten Druckablasskanal 146a.
Dies bewirkt, dass die Kurbelkammer 140 und die Ansaugkammer 141 über den ersten Druckablasskanal 146a und den zweiten Druckablasskanal 146b in Verbindung stehen, und der Öffnungsgrad (Durchgangsquerschnittsfläche) des Druckablasskanals zur Herstellung der Verbindung zwischen der Kurbelkammer 140 und der Ansaugkammer 141 ist maximiert (siehe 11). Dies erlaubt, dass das Kältemittel in der Kurbelkammer 140 schnell in die Ansaugkammer 141 ausströmt und der Druck in der Kurbelkammer 140 gleich dem Druck in der Ansaugkammer 141 ist. Dies maximiert den Neigungswinkel der Taumelscheibe 111 und den Hub (Ausstoßverdrängung) des Kolbens 136. Darüber hinaus öffnet sich das Auslassrückschlagventil 200, um das Kältemittel durch die Klimaanlage zu zirkulieren, und die Klimaanlage ist aktiviert. Wenn hier ein flüssiges Kältemittel in der Kurbelkammer 140 gelagert ist, strömt das flüssige Kältemittel durch den Innendurchgang des Schaltventils 350 (der Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352, der Innendurchgang 400d des Unterventilkörpers). Da in diesem Fall die Dichte des Kältemittels deutlich größer wird als im Gaszustand, steigt der dynamische Druck an, und dadurch wird es möglich, den Hauptventilkörper 352 und den Unterventilkörper 400 zuverlässig zu bewegen.
Wenn dann der Druck in der Ansaugkammer 141 auf den vorgegebenen Druck sinkt, der gemäß dem zur vergossenen Spule 314 fließenden Strom eingestellt ist, öffnet der Ventilkörper 304 des Steuerventils 300 die Ventilöffnung 301c (d.h. das Steuerventil 300 öffnet den Druckzufuhrkanal 145), das ausgestoßene Kältemittel wird dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 zugeführt, und dadurch steigt der Druck Pm im Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 an. Wenn dann der Druck auf der Seite der ersten Ventilöffnung 104e1, der auf das Hauptventilkörper 352 wirkt, den Druck Pc in der Kurbelkammer 140 (= Druck in der Ansaugkammer 141) übersteigt, der auf die gegenüberliegende Seite derselben wirkt, setzen sich der Hauptventilkörper 352 und das Unterventilkörper 400 in Bewegung. Das heißt, die eine Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a des Hauptventilkörpers 352 entfernt sich von dem ersten Ventilsitz 104e2, und gleichzeitig tritt die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b des Hauptventilkörpers 352 in Kontakt mit dem zweiten Ventilsitz 151b, und die Stirnfläche 400a1 des Ventilabschnitts 400a des Unterventilkörpers 400 entfernt sich von der Stirnfläche 352c1 des Schaftabschnitts 352c des Hauptventilkörpers 352, und gleichzeitig tritt die Stirnfläche 400c1 des Abschnitts größeren Außendurchmessers 400c des Unterventilkörpers 400c mit der Bodenfläche 101 c1 der zylinderblockseitigen Aussparung 101c in Kontakt. Das heißt, das Schaltventil 350 schließt den ersten Druckablasskanal 146a und öffnet den Druckzufuhrkanal 145. Somit stehen die Kurbelkammer 140 und die Ansaugkammer 141 lediglich über den zweiten Druckablasskanal 146b in Verbindung, und der Öffnungsgrad (Durchgangsquerschnittsfläche) des Druckablasskanals, der die Verbindung zwischen der Kurbelkammer 140 und der Ansaugkammer 141 herstellt, wird minimiert. Darüber hinaus wird das ausgestoßene Kältemittel der Kurbelkammer 140 zugeführt (siehe 12). Somit steigt der Druck in der Kurbelkammer 140 entsprechend der Einstellung des Öffnungsgrades (Durchgangsquerschnittsfläche) des Druckzufuhrkanals 145 durch das Steuerventil 300. Hierdurch verringern sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 111 und der Hub (Ausstoßverdrängung) des Kolbens 136 (d.h. der Kompressor mit variabler Verdrängung 100 befindet sich in einem Zustand, in welchem die Ausstoßverdrängung geregelt ist).
In dem Kompressor mit variabler Verdrängung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Schaltventil 350 derart konfiguriert, dass, wenn das Schaltventil 300 den Druckzufuhrkanal 145 schließt und der Druck Pm in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Schaltventil 300 und dem Schaltventil 350 sinkt, der Unterventilkörper 400, der so ausbildet ist, dass er leichter ist als der Hauptventilkörper 352, vor dem Hauptventilkörper 352 auslöst, um den internen Kanal 352d des Hauptventilkörpers 352 zu schließen. So strömt das Kältemittel in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 über den Drosselkanal 320 schnell und zuverlässig in die Ansaugkammer 141 aus, und so ist es möglich, den Druck im Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 verglichen zum konventionellen Exemplar schnell auf den Druck in der Ansaugkammer 141 zu reduzieren. Dies ermöglicht es, eine Verzögerung der Bewegung des Hauptventilkörpers 352 in der Richtung, um eine Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung 151a und der Druckablassöffnung 351a1 herzustellen (um den ersten Druckablasskanal 146a zu öffnen), und eine dadurch verursachte Verzögerung des Ablassens eines Drucks in der Kurbelkammer 140 zu verhindern vermeiden.
Der Hauptventilkörper 352 ist derart konfiguriert, dass, wenn die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b mit dem zweiten Ventilsitz 151b in Kontakt ist, die andere Stirnfläche 352a2 des ersten Ventilabschnitts 352a des Hauptventilkörpers 352 mit dem ringförmigen, vorstehenden Abschnitt 351b2 des Trennelements 351 in Kontakt steht. Dadurch ist es möglich, die Kontaktfläche zwischen der anderen Stirnfläche 352a2 des ersten Ventilabschnitts 352a und dem Trennelement 351 zu reduzieren und eine Erhöhung der Haftkraft o.ä. durch auf den Hauptventilkörper 352 einwirkendes Öl zu verhindern. Dies ermöglicht es auch, eine Verzögerung der Bewegung des Hauptventilkörpers 352 in der Richtung, um eine Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung 151a und der Druckablassöffnung 351a1 herzustellen (um den ersten Druckablasskanal 146a zu öffnen), und eine dadurch verursachte Verzögerung des Ablassens eines Drucks in der Kurbelkammer 140 zu reduzieren.
Modifikation 1
In der obigen Ausführungsform ist der Drosselkanal 320 innerhalb des Steuerventils 300 vorgesehen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der Drosselkanal 320 kann derart konfiguriert sein, dass der Drosselkanal 320 außerhalb des Steuerventils 300 angeordnet ist und den Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350 mit der Ansaugkammer 141 verbindet. So kann beispielsweise der Drosselkanal 320 im Zylinderkopf 104 ausgebildet sein, um die Verbindung zwischen der ersten Aufnahmekammer 104b und der Ansaugkammer 141 herzustellen.
Modifikation 2
In der obigen Ausführungsform ist die Ventilanordnung 350a (bzw. das Trennelement 351 derselben) eingepresst und an der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d befestigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Ventilanordnung 350a kann derart konfiguriert sein, dass sie aus der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d herausnehmbar ist. In diesem Fall ist es, wie in 13 dargestellt ist, bevorzugt, dass ein Elastizität aufweisendes Dichtungselement 160 zwischen der äußeren Umfangsfläche der Umfangswand 351a des Trennelements 351 und der inneren Umfangsfläche des Abschnitts größeren Innendurchmessers 104d1 der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d angeordnet ist, und dass ein Vorspannelement 170 zwischen der Bodenfläche des Abschnitts größeren Innendurchmessers 104d1 der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d und der Stirnwand 351b des Trennelements 351 angeordnet ist.
Das Dichtungselement 160 kann beispielsweise ein O-Ring sein. Das Vorspannelement 170 drückt die Ventilanordnung 350a in Richtung der Auslassventil-ausbildenden Platte 151, so dass die Stirnfläche 351a2 der Umfangswand 351a des Trennelements 351 über die Auslassventil-ausbildende Platte 151 die Ventilplatte 103 drückt. Das Vorspannelement 170 kann eine Wellenscheibe, eine Tellerfeder und/oder eine Schraubenfeder oder dergleichen sein.
Auf diese Weise ist es möglich, die Stirnfläche 351a2 der Umfangswand 351a des Trennelements 351a zuverlässig mit der Auslassventil-ausbildenden Platte 151 in Kontakt zu bringen. Weiterhin wird die Ventilanordnung 350a durch die Elastizität des Dichtelements 160 in der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d gehalten. Somit lösen sich die Ventilanordnung 350a und das Vorspannelement 170 bei der Montage des Kompressors mit variabler Verdrängung 100 nicht von der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d, so dass eine Verringerung der Effizienz der Montagearbeiten des Kompressors mit variabler Verdrängung 100 verhindert werden kann.
Modifikation 3
In der obigen Ausführungsform ist die Ventilanordnung 350a (das Trennelement 351 und das Hauptventilkörper 352) in der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d angeordnet und das Unterventilkörper 400 ist in der zylinderblockseitigen Aussparung 101c angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wie in 14 dargestellt ist, können sowohl die Ventilanordnung 350a als auch das Unterventilgehäuse 400 in der zylinderkopfseitigen Aussparung 104d' angeordnet sein. In diesem Fall ist beispielsweise der Unterventilkörper 400 zwischen der zweiten Ventilöffnung 151a und der Stirnfläche 352c1 des Schaftabschnitts 352c des Hauptventilkörpers 352 angeordnet.
Modifikation 4
Wie in 15 dargestellt ist, können sowohl die Ventilanordnung 350a als auch das Unterventilgehäuse 400 in der zylinderblockseitigen Aussparung 101c' angeordnet sein. In diesem Fall ist beispielsweise die erste Ventilöffnung 104e1 in der Ansaugventil-ausbildenden Platte 150 ausgebildet und die zweite Ventilöffnung 151a ist in der zylinderblockseitigen Aussparung 101c' ausgebildet. Ein Ende eines Verbindungskanals 101g, der eine Verbindung zwischen der zylinderblockseitigen Aussparung 101c' und der Ansaugkammer 141 herstellt, bildet die Druckablassöffnung 351a1.
Zweite Ausführungsform
16 ist eine Querschnittsansicht, die ein Schaltventil 350A gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt. Elemente, die denjenigen der ersten Ausführungsform gleich sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und es werden hauptsächlich unterschiedliche Elemente beschrieben. Die Konfiguration, der Betrieb und dergleichen des Kompressors mit variabler Verdrängung 100 in einem Fall, in welchem das Schaltventil 350A gemäß der zweiten Ausführungsform anstelle des Schaltventils 350 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, sind im Wesentlichen gleich wie zuvor beschrieben, unterscheiden sich jedoch darin, dass das Schaltventil 350A anstelle des Schaltventils 350 verwendet wird.
Im Schaltventil 350 gemäß der ersten Ausführungsform, sind die Ventilanordnung 350a, in welcher das Trennelement 351 und der Hauptventilkörper 352 integriert sind, und der Unterventilkörper 400 getrennt, und die Ventilanordnung 350a ist in die zylinderkopfseitige Aussparung 104d aufgenommen und der Unterventilkörper 400 ist in die zylinderblockseitige Aussparung 101c aufgenommen. Das heißt, in dem Schaltventil 350 gemäß der ersten Ausführungsform ist der Unterventilkörper 400 näher an der Kurbelkammer 140 angeordnet als der Hauptventilkörper 352 (Ventilanordnung 350a). Im Gegensatz dazu sind in dem Schaltventil 350A gemäß der zweiten Ausführungsform das Trennelement 351, der Hauptventilkörper 352A und ein Unterventilkörper 400A integriert und in die zylinderkopfseitige Aussparung 104d (Abschnitt größeren Innendurchmessers 104d1 und Abschnitt kleineren Innendurchmessers 104d2) aufgenommen. Insbesondere ist im Schaltventil 350A gemäß der zweiten Ausführungsform der Unterventilkörper 400A in dem Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352A angeordnet. Der Unterventilkörper 400A ist in dem Schaltventil 350A gemäß der zweiten Ausführungsform ebenfalls derart ausgebildet, dass er leichter ist als der Hauptventilkörper 352A.
Ähnlich dem Hauptventilkörper 352 des Schaltventils 350 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ein Hauptventilkörper 352A in dem Schaltventil 350A gemäß der zweiten Ausführungsform: Einen ersten Ventilabschnitt 352a, der innerhalb der ersten Ventilkammer 104d3 angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, mit dem ersten Ventilsitz 104e2, der die erste Ventilöffnung 104e1 umringt, in Kontakt zu treten und sich von diesem zu entfernen; einen zweiten Ventilabschnitt 352b, der innerhalb der zweiten Ventilkammer 104d4 angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, den zweiten Ventilsitz 151b, der die zweite Ventilöffnung 151a umringt, in Kontakt zu treten und sich von diesem zu entfernen; und einen Schaftabschnitt 352c, der den ersten Ventilabschnitt 352a und den zweiten Ventilabschnitt 352b verbindet und der durch das Einsteckloch 351b1, das in dem Trennelement 351 ausgebildet ist, eingesteckt ist. Wenn sich die eine Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a vom ersten Ventilsitz 104e2 entfernt und die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b mit dem zweiten Ventilsitz 151b in Kontakt tritt, tritt die andere Stirnfläche 352a2 des ersten Ventilabschnitts 352a mit dem ringförmigen, vorstehenden Abschnitt 351b2 des Trennelements 351 in Kontakt. Dies blockiert die Verbindung zwischen der ersten Ventilkammer 104d3 und der zweiten Ventilkammer 104d4 durch das Einsteckloch 351b1.
In dem Hauptventilkörper 352A ist ein Durchgangskanal 352d4 ausgebildet, der von der einen Stirnfläche 352c1 des Schaftabschnitts 352c zu der einen Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a eindringt. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Durchgangskanal 352d4 einen Abschnitt kleineren Innendurchmessers 352d5 auf der Seite der einen Stirnfläche 352c1 des Schaftabschnitts 352c1 und einen Abschnitt größeren Innendurchmessers 352d6 auf der Seite der einen Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a auf, wobei der Abschnitt größeren Innendurchmessers 352d6 derart ausgebildet ist, dass er einen größeren Durchmesser als der Abschnitt kleineren Innendurchmessers 352d5 aufweist. An einem Endabschnitt auf der Seite der einen Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a des Durchgangskanals 352d4 (das heißt einem Endabschnitt des Abschnitts größeren Innendurchmessers 352d6) ist ein ringförmiges, plattenförmiges Befestigungselement 355 befestigt, das getrennt vom Hauptventilkörper 352A durch Einpressen oder dergleichen ausgebildet ist. In dem Schaltventil 350A gemäß der zweiten Ausführungsform bilden der Durchgangskanal 352d4 und ein Innenloch 355a des Befestigungselements 355 einen Innendurchgang 352d zur Herstellung einer Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung 104e1 und der zweiten Ventilöffnung 151a. Der Abschnitt größeren Innendurchmessers 352d6 des Durchgangs 325d4, an dessen Endabschnitt das Befestigungselement 355 befestigt ist, bildet eine Unterventilkörper-Aufnahmekammer 356, die den Unterventilkörper 400A in axialer Richtung beweglich aufnimmt.
Der Unterventilkörper 400A weist auf: einen ventilabschnittsausbildenden Abschnitt 400e, welcher den Ventilabschnitt (Unterventilkörper-Ventilabschnitt) 400a umfasst, der mit dem Befestigungselement 355, das die Innenwand der Unterventilkörper-Aufnahmekammer 356 bildet, in Kontakt tritt und sich von diesem entfernt; und einen Halteabschnitt 400f, der derart ausgebildet ist, dass mindestens ein Teil des Halteabschnitts 400f einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als jener des ventilabschnittsausbildenden Abschnitts 400e und der mit einem vorbestimmten Abstand an der Innenumfangsfläche des Abschnitts größeren Innendurchmessers 352d6 des Durchgangskanals 352d4 gehalten ist. Der Unterventilkörper 400A bewegt sich innerhalb der Unterventilkörper-Aufnahmekammer 356, und die Stirnfläche 400a1 des Ventilabschnitts 400a des Unterventilkörpers 400A tritt in Kontakt mit und entfernt sich von dem Befestigungselement 355, um dadurch das Innenloch 355a des Befestigungselements 355 zu öffnen und zu schließen, welches einen Teil des Innendurchgangs 352d des Hauptventilkörpers 352A bildet, das heißt das Ende des Innendurchgangs 352d des Hauptventilkörpers 352A auf der Seite der ersten Ventilbohrung 104e1. Die Bewegung des Unterventilkörpers 400A in der Richtung, in welcher sich der Ventilabschnitt 400a von dem Befestigungselement 355 wegbewegt, wird durch einen Umfangsabschnitt einer Stirnfläche 400f1 des Halteabschnitts 400f und dessen Umgebung geregelt, die mit einer Verbindungsstirnfläche 325d7 zwischen dem Abschnitt kleineren Innendurchmessers 325d5 und dem Abschnitt größeren Innendurchmessers 325d6 des Durchgangskanals 352d4 des Hauptventilkörpers 352A in Kontakt tritt.
Darüber hinaus weist der Unterventilkörper 400A ähnlich wie der Unterventilkörper 400 des Schaltventils 350 gemäß der ersten Ausführungsform einen Innendurchgang (Unterventilkörper-Innendurchgang) 400d auf. Der Innendurchgang 400d umfasst einen ersten Durchgang 400d1, der sich in axialer Richtung des Unterventilkörpers 400A erstreckt, und einen zweiten Durchgang 400d2, der mit dem ersten Durchgang 400d1 verbunden ist. Ein Ende des ersten Durchgangs 400d1 ist an der Stirnfläche 400f1 des Halteabschnitts 400f geöffnet und steht über den Abschnitt kleineren Innendurchmessers 352d5 des Durchgangskanals 352d4 des Hauptventilkörpers 352A mit der zweiten Ventilöffnung 151a in Verbindung. Das andere Ende des ersten Durchgangs 400d1 ist ein geschlossenes Ende. Der zweite Durchgang 400d2 ist in dem ventilabschnittsausbildenden Abschnitt 400e ausbildet und stellt eine Verbindung zwischen dem ersten Durchgang 400d1 und der Unterkörper-Aufnahmekammer 356 her. Die Unterkörper-Aufnahmekammer 356 kommuniziert mit der ersten Ventilöffnung 104e1, wenn sich die Stirnfläche 400a1 des Ventilabschnitts 400a des Unterkörpers 400A von Befestigungselement 355 entfernt und das Innenloch 355a geöffnet wird. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform stellt der Innendurchgang 400d des Unterventilkörpers 400A die Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung 104e1 und der zweiten Ventilöffnung 151a in Zusammenarbeit mit dem Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352A her, wenn sich die Stirnfläche 400a1 des Ventilabschnitts 400a des Unterventilkörpers 400A vom Befestigungselement 355 entfernt und das Innenloch 355a des Befestigungselements 355 geöffnet wird, das heißt, wenn der Ventilabschnitt 400a des Unterventilkörpers 400A das Ende des Innendurchgangs 352d des Hauptventilkörpers 352A an der Seite der ersten Ventilbohrung 104e1 öffnet.
Betrieb des Schaltventils 350A
Der Betrieb des Schaltventils 350A gemäß der zweiten Ausführungsform wird mit Bezug auf die 16, 17A und 17B beschrieben.
Wenn der Druck Pm in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350A höher ist als der Druck Pc in der Kurbelkammer 140, entfernt sich die eine Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a des Hauptventilkörpers 352A von dem ersten Ventilsitz 104e2, und gleichzeitig tritt die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b des Hauptventilkörpers 352A mit dem zweiten Ventilsitz 151b in Kontakt. Darüber hinaus entfernt sich die Stirnfläche 400a1 des Ventilabschnitts 400a des Unterventilkörpers 400A von dem Befestigungselement 355, und gleichzeitig tritt der Umfangsabschnitt der Stirnfläche 400f1 des Halteabschnitts 400f des Unterventilkörpers 400A seine Umgebung treten in Kontakt mit der Verbindungsstirnfläche 325d7 des Durchgangskanals 352d4 des Hauptventilkörpers 352A (siehe 16). Das heißt, der Unterventilkörper 400A öffnet den Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352A (oder dessen Endabschnitt auf der Seite der ersten Ventilöffnung 104e1). In diesem Fall stehen die erste Ventilöffnung 104e1 und die zweite Ventilöffnung 151a über den Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352A und den Innendurchgang 400d des Unterventilkörpers 400A in Verbindung, und gleichzeitig ist die Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung 151a und der Druckablassöffnung 351a1 blockiert.
Dies bewirkt, dass der Verbindungskanal 104e, der den Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350A bildet, mit dem Verbindungskanal 101d, der den Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350A und der Kurbelkammer 140 bildet, über die erste Ventilöffnung 104e1, den Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352A (das Innenloch 355a des Befestigungselements 355, den Durchgangskanal 352d4), den Innendurchgang 400d des Unterventilkörpers 400A und die zweite Ventilöffnung 151a in Verbindung steht. Das heißt, das Schaltventil 350A öffnet den Druckzufuhrkanal 145 und schließt gleichzeitig den ersten Druckablasskanal 146a.
Wenn dann, wie in 17A dargestellt ist, das Steuerventil 300 den Druckzufuhrkanal 145 schließt und der Druck Pm in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350A niedriger wird als der Druck Pc in der Kurbelkammer 140, so wird der Unterventilkörper 400A, der leichter ist als der Hauptventilkörper 352A, zuerst betätigt, und die Stirnfläche 400a1 des Ventilabschnitts 400a des Unterventilkörpers 400A tritt mit dem Befestigungselement 355 in Kontakt, so dass das Innenloch 355a des Befestigungselements 355, d.h. der Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352A (oder dessen Ende auf der Seite der ersten Ventilöffnung 104e1) geschlossen wird. Im Einzelnen wird der Unterventilkörper 400A durch eine kleine Menge Kältemittelstrom (Rückstrom) gedrückt, der von dem Verbindungskanal 101d, der den Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350A und der Kurbelkammer 140 bildet, in den ersten Durchgang 400d1 des Unterventilkörpers 400A strömt, die zweite Ventilöffnung 151a und den Abschnitt kleineren Innendurchmessers 352d5 des Durchgangskanals 352d4 des Hauptventilkörpers 352A durchläuft und auf das geschlossene Ende des ersten Durchgangs 400d1 trifft, so dass sich der Unterventilkörper 400A bewegt und den Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352A verschließt.
Dies verhindert, dass das Kältemittel zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350A aus der Kurbelkammer 140 in den Druckzufuhrkanal 145a strömt und das Kältemittel in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350A durch den Drosselkanal 320 in die Ansaugkammer 141 ausströmt. Dadurch ist es möglich, den Druck in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350A zuverlässig und schnell auf den Druck in der Ansaugkammer 141 zu reduzieren. Somit ist es möglich, den Hauptventilkörper 352A zusammen mit dem Unterventilkörper 400A durch die Erhöhung der Differenz zwischen dem Druck Pc in der Kurbelkammer 140 und dem Druck Pm in dem Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350A (und durch einen dadurch verursachten hydrodynamischen Strom des Kältemittelstroms) zuverlässig zu betreiben.
Wenn dann der Hauptventilkörper 352A mit dem Unterventilkörper 400A zusammenarbeitet, wie in 17B dargestellt ist, tritt die eine Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a des Hauptventilkörpers 352A mit dem ersten Ventilsitz 104e2 in Kontakt, und der Unterventilkörper 400A, der den Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352A (oder dessen Ende auf der Seite der ersten Ventilöffnung 104e1) schließt, schließt die erste Ventilöffnung 104e1, so dass die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b1 des Hauptventilkörpers 352A sich von dem zweiten Ventilsitz 151b entfernt. In diesem Fall ist die Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung 104e1 und der zweiten Ventilöffnung 151a blockiert, und die zweite Ventilöffnung 151a kommuniziert mit der Druckablassöffnung 351a1.
Dies bewirkt, dass der Verbindungskanal 101d, der den Druckzufuhrkanal 145b zwischen dem Schaltventil 350A und der Kurbelkammer 140 bildet, mit der Ansaugkammer 141 über die zweite Ventilöffnung 151a, die zweite Ventilkammer 104d4, die Druckablassöffnung 351a1 und den Verbindungskanal 104g verbunden ist. Das heißt, das Schaltventil 350A schließt den Druckzufuhrkanal 145 und öffnet gleichzeitig den ersten Druckablasskanal 146a. Somit kommunizieren die Kurbelkammer 140 und die Ansaugkammer 141 über den ersten Druckablasskanal 146a und den zweiten Druckablasskanal 146b, so dass der Öffnungsgrad (Durchgangsquerschnittsfläche) des Druckablasskanals zur Herstellung der Verbindung zwischen der Kurbelkammer 140 und der Ansaugkammer 141 maximiert ist. Das ermöglicht es, dass das Kältemittel in der Kurbelkammer 140 schnell in die Ansaugkammer 141 ausströmt und der Druck in der Kurbelkammer 140 gleich dem Druck in der Ansaugkammer 141 wird.
Wenn dann das Steuerventil 300 den Druckzufuhrkanal 145 öffnet und der Druck Pm im Druckzufuhrkanal 145a zwischen dem Steuerventil 300 und dem Schaltventil 350A den Druck Pc in der Kurbelkammer 140 (= der Druck in der Ansaugkammer 141) überschreitet, lösen das Hauptventilkörper 352A und das Unterventilkörper 400A aus. Das heißt, die eine Stirnfläche 352a1 des ersten Ventilabschnitts 352a des Hauptventilkörpers 352A entfernt sich von dem ersten Ventilsitz 104e2 und die eine Stirnfläche 352b1 des zweiten Ventilabschnitts 352b des Hauptventilkörpers 352A tritt mit dem zweiten Ventilsitz 151b in Kontakt, und gleichzeitig entfernt sich der Unterventilkörper 400A von dem Befestigungselement 355 und öffnet den Innendurchgang 352d des Hauptventilkörpers 352A (siehe 16). Das heißt, das Schaltventil 350A öffnet den Druckzufuhrkanal 145 und schließt gleichzeitig den ersten Druckablasskanal 146a.
Obwohl die Ausführungsformen und Änderungen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und weitere Änderungen und Ergänzungen können auf der Grundlage des technischen Konzepts der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
So kann beispielsweise das Steuerventil 300 ein mechanisches Steuerventil ohne Magnet oder es kann ein Magnetventil ohne Drucksensor sein, wie beispielsweise ein Faltenbalg. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf den Taumelscheibenkompressor mit variabler Verdrängung beschränkt, sondern kann auch auf verschiedene Kompressoren mit variabler Verdrängung angewendet werden, die in der Lage sind, die Ausstoßverdrängung in Abhängigkeit vom Druck in der Kammer gesteuerten Drucks zu verändern.
Bezugszeichenliste

100: Kompressor mit variabler Verdrängung
101: Zylinderblock
101a: Zylinderbohrung (Verdichtungsabschnitt)
101c: zylinderblockseitige Aussparung
103: Ventilplatte
104: Zylinderkopf
104b: erste Aufnahmekammer
104d: zylinderkopfseitige Aussparung
104d3: erste Ventilkammer
104d4: zweite Ventilkammer
104e1: erste Ventilöffnung
104e2: erster Ventilsitz
107: zweite Aufnahmekammer
136: Kolben (Verdichtungsabschnitt)
140: Kurbelkammer (Kammer gesteuerten Drucks)
141: Ansaugkammer
142: Auslasskammer
145, 145a, 145b: Druckzufuhrkanal
146a, 146b: Druckablasskanal
150: Ansaugventil-ausbildende Platte
151: Auslassventil-ausbildende Platte
151a: zweites Ventilöffnung
151b: zweiter Ventilsitz
300: Steuerventil
350, 350A: Schaltventil
350a: Ventilanordnung
351: Trennelement
351a1: Druckablassöffnung
351b1: Einsteckloch
351b2: ringförmiger, vorstehender Abschnitt
352, 352A: Hauptventilkörper
352a: erster Ventilabschnitt
352b: zweiter Ventilabschnitt
352c: Schaftabschnitt
352d: Innendurchgang
400, 400A: Unterventilkörper
400a: Ventilabschnitt (Unterventilkörper-Ventilabschnitt)
400d: Innendurchgang (Unterventilkörper-Innendurchgang)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016108961 A [0003]

Claims

Kompressor mit variabler Verdrängung, umfassend eine Ansaugkammer, in welche ein Kältemittel eingeführt wird, bevor es verdichtet wird, einen Verdichtungsabschnitt, der das Kältemittel in der Ansaugkammer ansaugt und verdichtet, eine Auslasskammer, in welche das verdichtete Kältemittel, das durch den Verdichtungsabschnitt verdichtet worden ist, ausgestoßen wird, und eine Kammer gesteuerten Drucks, wobei sich in dem Kompressor eine Ausstoßverdrängung entsprechend einem Druck in der Kammer gesteuerten Drucks ändert, wobei der Kompressor mit variabler Verdrängung umfasst: ein Steuerventil, das in einem Druckzufuhrkanal zum Zuführen des Kältemittels in der Auslasskammer zu der Kammer gesteuerten Drucks angeordnet ist, wobei das Steuerventil dazu eingerichtet ist, einen Öffnungsgrad des Druckzufuhrkanals einzustellen; ein Schaltventil, das in dem Druckzufuhrkanal angeordnet ist, um näher an der Kammer gesteuerten Drucks zu sein, als es das Schaltventil ist, wobei das Schaltventil zwischen einem ersten Zustand, in welchem das Schaltventil eine Verbindung zwischen einer ersten Ventilöffnung, die mit einem Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil in Verbindung steht, und einer zweiten Ventilöffnung die mit einem Druckzufuhrkanal zwischen dem Schaltventil und der Kammer gesteuerten Drucks in Verbindung steht, bereitstellt, und einem zweiten Zustand, in dem das Schaltventil eine Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung und einer Druckablassöffnung, die mit der Ansaugkammer in Verbindung steht, bereitstellt, umschaltet; und einen Drosselkanal, der eine Verbindung zwischen dem Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil und der Ansaugkammer bereitstellt, wobei das Schaltventil umfasst: einen Hauptventilkörper, der einen Innendurchgang zum Bereitstellen einer Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung und der zweiten Ventilöffnung umfasst, wobei der Hauptventilkörper dazu eingerichtet ist, so zu funktionieren, dass der Hauptventilkörper die Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung und der Druckablassöffnung blockiert, wenn ein Druck in dem Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil höher als ein Druck in der Kammer gesteuerten Drucks ist, wohingegen der Hauptventilkörper eine Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung und der Druckablassöffnung bereitstellt, wenn der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil niedriger als der Druck in der Kammer gesteuerten Drucks ist; und einen Unterventilkörper, der dazu eingerichtet ist, so zu funktionieren, dass er den Innendurchgang des Hauptventilkörpers öffnet, wenn der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil höher ist als der Druck in der Kammer gesteuerten Drucks, wohingegen der Unterventilkörper den Innendurchgang des Hauptventilkörpers schließt, wenn der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil niedriger ist als der Druck in der Kammer gesteuerten Drucks, wobei der Unterventilkörper derart ausgebildet ist, dass er leichter ist als der Hauptventilkörper, und wobei der Unterventilkörper vor dem Hauptventilkörper auslöst, um den Innendurchgang des Hauptventilkörpers zu schließen, wenn das Steuerventil den Druckzufuhrkanal schließt und der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil abnimmt.
Kompressor mit variabler Verdrängung nach Anspruch 1, wobei der Hauptventilkörper aus einem Metallmaterial hergestellt ist und der Unterventilkörper aus einem Harzmaterial hergestellt ist.
Kompressor mit variabler Verdrängung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hauptventilkörper derart konfiguriert ist, dass sich der Hauptventilkörper, wenn der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil höher ist als der Druck in der Kammer gesteuerten Drucks, von einem ersten Ventilsitz, der die erste Ventilöffnung umgibt, entfernt und mit einem zweiten Ventilsitz, der die zweite Ventilöffnung umgibt, in Kontakt tritt, um die Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung und der Druckablassöffnung zu blockieren, wohingegen der Hauptventilkörper, wenn der Druck im Druckzufuhrkanal zwischen dem Steuerventil und dem Schaltventil niedriger ist als der Druck in der Kammer gesteuerten Drucks, in Kontakt mit dem ersten Ventilsitz tritt und sich von dem zweiten Ventilsitz entfernt, um die Verbindung zwischen der zweiten Ventilöffnung und der Druckablassöffnung herzustellen.
Kompressor mit variabler Verdrängung nach Anspruch 3, wobei der Hauptventilkörper die erste Ventilöffnung durch In-Kontakt-Treten mit dem ersten Ventilsitz schließt, während der Hauptventilkörper die erste Ventilöffnung öffnet und eine Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung und der zweiten Ventilöffnung durch den Innendurchgang, indem er sich von dem ersten Ventilsitz entfernt.
Kompressor mit variabler Verdrängung nach Anspruch 4, wobei der Unterventilkörper derart angeordnet ist, dass er näher an der Kammer gesteuerten Drucks ist als der Hauptventilkörper, und dass der Unterventilkörper einen Unterventilkörper-Ventilabschnitt umfasst, der ein Ende der Seite der zweiten Ventilöffnung des Innendurchgangs des Hauptventilkörpers öffnet und schließt, und einen Unterventilkörper-Innendurchgang, der eine Verbindung zwischen dem Druckzufuhrkanal zwischen dem Schaltventil und der Kammer gesteuerten Drucks und der zweiten Ventilöffnung herstellt.
Kompressor mit variabler Verdrängung nach Anspruch 3, wobei der Hauptventilkörper derart konfiguriert ist, dass er eine Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung und der zweiten Ventilöffnung durch den Innendurchgang in beiden Fällen bereitzustellen, in denen der Hauptventilkörper mit dem ersten Ventilsitz in Kontakt steht bzw. von dem ersten Ventilsitz entfernt ist.
Kompressor mit variabler Verdrängung nach Anspruch 6, wobei der Unterventilkörper in dem Innendurchgang des Hauptventilkörpers angeordnet ist und der Unterventilkörper einen Unterventilkörper-Ventilabschnitt umfasst, der ein Ende der Seite der ersten Ventilöffnung des Innendurchgangs des Hauptventilkörpers öffnet und schließt, und einen Unterventilkörper-Innendurchgang, der in Zusammenarbeit mit dem Innendurchgang des Hauptventilkörpers eine Verbindung zwischen der ersten Ventilöffnung und der zweiten Ventilöffnung herstellt, wenn der Unterventilkörper-Ventilbereich das Ende der Seite der ersten Ventilöffnung des Innendurchgangs des Hauptventilkörpers öffnet.
Kompressor mit variabler Verdrängung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Schaltventil ferner umfasst: ein Trennelement, welches in eine erste Ventilkammer, welche die erste Ventilöffnung und den ersten Ventilsitz aufweist, und eine zweite Ventilkammer, welche den zweiten Ventilsitz und der Druckablassöffnung aufweist, untergliedert, wobei das Trennelement ein Einsteckloch aufweist, das eine Verbindung zwischen der ersten Ventilkammer und der zweiten Ventilkammer herstellt, und einen ringförmigen, vorstehenden Abschnitt, der um das Einführungsloch herum ausgebildet ist und in die erste Ventilkammer hervorsteht, wobei der Hauptventilkörper Folgendes beinhaltet: einen ersten Ventilabschnitt, der in der ersten Ventilkammer angeordnet und dazu eingerichtet ist, mit dem ersten Ventilsitz in Kontakt zu treten und sich von diesem zu entfernen; einen zweiten Ventilabschnitt, der in der zweiten Ventilkammer angeordnet dazu eingerichtet ist, mit dem zweiten Ventilsitz in Kontakt zu treten und sich von diesem zu entfernen; und einen Schaftabschnitt, der den ersten Ventilabschnitt und den zweiten Ventilabschnitt verbindet und durch das Einsteckloch des Trennelements hindurchgesteckt wird, wobei der Hauptventilkörper derart konfiguriert ist, dass, wenn der zweite Ventilabschnitt mit dem zweiten Ventilsitz in Kontakt tritt, ein Bereich des ersten Ventilabschnitts, der einem Bereich gegenüberliegt, welcher dazu eingerichtet ist, mit dem ersten Ventilsitz in Kontakt zu treten und sich von diesem zu entfernen, mit dem ringförmigen, vorstehenden Abschnitt des Trennelements in Kontakt tritt, um die Verbindung zwischen der ersten Ventilkammer und der zweiten Ventilkammer durch das Einsteckloch zu blockieren.