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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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In
einem Kühlkreis
einer Automobil-Klimaanlage wird ein Kompressor vom Fahrzeugmotor
angetrieben, dessen Drehzahl abhängig
von den Fahrkonditionen des Fahrzeugs variiert. Um den Nachteil
zu beseitigen, dass der Kompressor seine Drehzahl nicht selbsttätig zu steuern
vermag, wird ein Kompressor mit variabler Verdrängung eingesetzt, der es ermöglicht,
die Menge des abgegebenen Kältemittels so
zu verändern,
dass eine adäquate
Kühlkapazität erzielt
wird, ohne durch die Drehzahl des Motors beschränkt zu werden.
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Ein
bekannter Kompressor mit variabler Verdrängung (
EP-A-1106829 ) weist eine
drehangetriebene Taumelscheibe auf einer Welle innerhalb eines Kurbelgehäuses auf.
Der Neigungswinkel der Taumelscheibe kann geändert werden. Mit der Taumelscheibe
gekoppelte Kolben werden parallel zur Welle durch die Taumelbewegung
der Taumelscheibe hin- und hergehend bewegt, und saugen Kältemittel
aus einer Ansaugkammer in Zylinder ein, komprimieren dieses, und
geben dieses in eine Abgabekammer ab. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe
auf der Welle wird durch Verändern
des Drucks in dem Kurbelgehäuse über ein
Steuerventil variiert. Dadurch werden die Hübe der Kolben entsprechend
der Änderung
variiert, um die Abgabemengen zu ändern. Allgemein leitet das
Steuerventil einen Teil des Kältemittels
bei einem Abgabedruck Pd in das gasdichte Kurbelgehäuse ein,
und steuert es so einen Druck Pc. Die Menge des eingeführten Kältemittels
wird unter Berücksichtigung
des Ansaugdrucks Ps in der Ansaugkammer gesteuert, indem der Ansaugdruck
Ps abgegriffen wird, und durch Regeln der Strömungsrate in das Kurbelgehäuse, und
zwar so, dass der Ansaugdruck Ps auf einem konstanten Niveau gehalten
wird. In dem bekannten Steuerventil der
EP-A-1106829 wird der Plunger
in axialer Richtung direkt gegen eine ebene Endfläche des
fixierten Kerns gezogen, wenn der Magnet bestromt ist. Um sicherzustellen,
dass das Steuerventil offen bleibt, wenn kein Strom zugeführt wird
und der Ansaugdruck hoch ist, muss zwischen dem fixierten Kern und
dem Plunger eine zusätzliche
starke Plungerfeder eingesetzt werden. Wenn der Magnet bestromt
ist, muss zunächst
die Federkraft der Plungerfeder überwunden
werden, ehe der Plunger beginnt, das Ventilelement in Schließrichtung
zu bewegen. Diese zusätzlichen
Federkomponenten zwischen den Kernen und dem Plunger erfordern einen
kraftvollen und schweren Magneten und verzögern das Ansprechverhalten
des Steuerventils.
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In
einem anderen Typ eines magnetgesteuerten Steuerventils für einen
Kompressor mit variabler Verdrängung
gemäß
EP-A-1099578 ist
das Steuerventil vollständig
geschlossen, wenn der Magnet stromlos ist. Das Steuerventil öffnet abhängig von dem
Wert des Stroms, der zugeführt
wird, und von der Höhe
des Ansaugdrucks.
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Extern
steuerbare konventionelle Steuerventile umfassen auch einen Typ
für einen
sog. kupplungslosen Kompressor mit variabler Verdrängung, dessen
Welle direkt mit dem Motor gekuppelt ist, und zwar ohne eine ausrückbare Magnetkupplung
zwischen dem Motor und der Drehwelle, welche Kupplung eigentlich
zum Einstellen einer Null-Abgabekapazität gebraucht würde (z.
B.
JP-(Kokai)Nr. H06-346845 ).
Dieser Typ des Steuerventils weist eine steuerbare Ventilsektion
in einer Passage zwischen der Abgabekammer und dem Kurbelgehäuse auf,
sowie einen als eine Druck fühlende
Sektion zum Öffnen
der Ventilsektion integral mit dem Ventilelement verbundenen Balg
auf, wobei die Ventilsektion geöffnet
wird, wenn der Ansaugdruck Ps abnimmt, und einen Magneten, mit dem
eine elektromagnetische Kraft generierbar ist, welche die Ventilsektion
in Schließrichtung
beaufschlagt, wobei der Balg fest an einem beweglichen Kern angebracht
ist. Die Ventilsektion, der Balg, und der Magnet sind in dieser
Reihenfolge angeordnet. Die Ventilsektion ist grundsätzlich voll
geöffnet,
wenn der Magnet stromlos ist. Der Druck Pc in dem Kurbelgehäuse kann
an einem Niveau gehalten werden, das nahe bei dem Abgabedruck Pd
liegt. Die Taumelscheibe wird so substanziell unter einem rechten
Winkel zu der Drehwelle eingestellt. Der Kompressor mit der variablen
Verdrängung
arbeitet dann mit minimaler Kapazität. Die Abgabekapazität ist dann
substanziell auf annähernd Null
reduziert, obwohl der antreibende Motor direkt mit der Drehwelle
verbunden ist. Als Konsequenz davon kann eine Magnetkupplung weggelassen
werden.
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In
dem konventionellen Steuerventil wird das Ventilelement in der Ventilöffnungsrichtung
durch eine Kontraktion des Balges bewegt, speziell in dem Fall,
in welchem als Folge einer hohen Kühllast der Ansaugdruck Ps hoch
ist, z. B. dann, wenn die Außentemperatur
hoch ist. Dies ist die Folge der direkten Übertragung der expandierenden
und kontrahierenden Bewegungen des Balges auf das Ventilelement.
Dies verhindert, dass die Ventilsektion voll öffnet, selbst wenn der Magnet
stromlos ist.
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Es
ist ein Gegenstand der Erfindung, ein Steuerventil anzugeben, welches
in der Lage ist, durch volles Öffnen
der Ventilsektion die minimale Verdrängungsoperation des Kompressors
mit der variablen Verdrängung
aufrecht zu erhalten, unabhängig
davon, ob der Balg in einem expandierten oder komprimierten Zustand
ist, und sogar dann, wenn der Ansaugdruck des Kompressors hoch ist.
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Der
Ausdruck "Körper", wie hier verwendet, bedeutet
einen insgesamten Körper
des Steuerventils. D. h., Fachleute auf diesem Gebiet beziehen sich manchmal
auf ein eine Ventilsektion aufnehmendes Gehäuse als einen Körper und
sehen diesen somit als eine separate Komponente gegenüber einem
mit der Ventilsektion verbundenen Magnetgehäuse an. Jedoch wird hier der
Ausdruck "Körper" als ein Oberbegriff
verwendet, der sowohl den Fall des Gehäuses für die Ventilsektion als auch
den Fall eines Gehäuses
für einen
Magneten umfasst. Weiterhin sind "das Ventilelement" und "der Schaft" entweder integral oder separat ausgebildet,
derart, dass sie in letzterem Fall durch ein beaufschlagendes Mittel
gemeinsam betätigbar
sind, wie durch ein elastisches Glied, welches diese beiden Komponenten
in einer diese verbindenden Richtung beaufschlagt.
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Der
Balg zwischen dem Schaft, der mit der Ventilsektion verbunden ist,
und dem Kern, der an dem Körper
fixiert ist, tastet den Ansaugdruck ab. Die Beaufschlagungskraft
des Balges kann über
den Schaft auf das Ventilelement übertragen werden. Die anziehende
Magnetkraft wird auf den Balg über
das Druckkraft übertragende
Glied aufgebracht, das an dem Plunger fixiert ist, um den Balg zu
komprimieren. Dies ermöglicht
es der Ventilsektion, unabhängig
von dem Balg zu arbeiten. Spezifischer agiert die Anzugskraft nicht
an dem Plunger, wenn der Magnet stromlos ist. Dann expandiert der
Balg, um mit der Ventilsektion vereinigt zu sein, und zwar wenn
der Ansaugdruck niedrig ist, und um die Ventilsektion zu öffnen. Ist
hingegen der Ansaugdruck hoch, dann wird der Balg kontrahiert. Jedoch
beaufschlagt das Beaufschlagungsmittel den Schaft über das
Druckkraft übertragende
Glied in der Ventilöffnungsrichtung
der Ventilsektion, derart, dass dann die Ventilsektion unabhängig von
dem Balg arbeitet.
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Wenn
der Magnet bestromt ist, wirkt die Anzugskraft auf den Plunger ein.
Der Balg wird zwangsweise über
das Druckkraft übertragende
Glied komprimiert, was es dem Schaft ermögllicht, z. B. in der Ventilschließrichtung
zu arbeiten. Dann kann die Ventilsektion geschlossen werden, oder
kann sie in einer vorbestimmten offenen Position gehalten werden.
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Wenn
der Magnet des Steuerventils stromlos ist, wird der Schaft über das
Druckkraft übertragende Glied
unabhängig
von den expandierenden und kontrahierenden Bewegungen des Balges
in Ventilöffnungsrichtung
beaufschlagt. Sogar wenn der Ansaugdruck hoch ist, kann durch Abschalten
der Bestromung des Magneten die Ventilsektion voll geöffnet werden,
um dadurch den Betrieb des Kompressors mit minimaler Verdrängung aufrecht
zu erhalten.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Axialansicht eines Steuerventils für einen Kompressor mit variabler
Verdrängung
(erste Ausführungsform),
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2 eine
vergrößerte Abschnittansicht wichtiger
Komponenten des Steuerventils,
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3 eine
Ansicht, die die Operation essentieller Komponenten des Steuerventils
erklärt,
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4 eine
andere Ansicht, die Operationen essentieller Komponenten des Steuerventils
erklärt,
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5 eine
andere Ansicht, die Operationen essentieller Komponenten des Steuerventils
erklärt,
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6 eine
axiale Schnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Steuerventils,
und
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7 eine
axiale Schnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Steuerventils.
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In 1 wird
ein Steuerventil 1 für
einen Kompressor mit variabler Verdrängung (nicht gezeigt) durch
Integrieren einer Ventilsektion 10 in eine Passage gebildet,
durch welche ein Teil von von dem Kompressor abgegebenem Kältemittel
in ein Kurbelgehäuse
eingeführt
wird. Ein Magnet 20 steuert die Strömungsrate durch die Ventilsektion 10 durch
Einstellen des Ventilhubs. Ein zwischen die Ventilsektion 10 und
den Magneten 20 eingesetzter Balg 30 öffnet und
schließt
die Ventilsektion 10.
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Die
Ventilsektion 10 ist an einem Körper 11 aufgenommen,
der einen seitlichen Anschluss 51 besitzt, welcher mit
der Abgabekammer (Abgabedruck Pd) kommuniziert. Der Anschluss 51 wird
durch ein Sieb 12 abgedeckt und kommuniziert über eine
Kältemittelpassage
im Inneren des Körpers 11 mit
einem oberseitigen Anschluss 52, der ebenfalls durch ein Sieb 13 abgedeckt
ist. Der oberseitige Anschluss 52 kommuniziert mit dem
Kurbelgehäuse
(gesteuerter Druck Pc).
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In
der Kältemittelpassage
ist zwischen den Anschlüssen 51, 52 integral
mit dem Körper 11 ein Ventilsitz 14 ausgebildet.
Gegenüberliegend
zu einer Seite des Ventilsitzes 14, an der der Druck PC
ansteht, ist ein axial bewegliches Ventilelement 15 vorgesehen.
Das Ventilelement 15 ist nach unten durch eine Ventilöffnung des
Ventilsitzes 14 fortgeführt
und einstückig
mit einem Druckfühlkolben 16 (Schaft) ausgebildet,
der in einer Bohrung des Körpers 11 axial
beweglich geführt
ist. Der Abgabedruck Pd wird zu einem kleindurchmessrigen Abschnitt
zwischen dem Ventilelement 15 und dem Druckfühlkolben 16 zugeführt. Der
Außendurchmesser
des Druckfühlkolbens 16 ist
dem Innendurchmesser der Ventilöffnung gleich.
Gleiche Druckaufnahmeflächen
des Ventilelements 15 und des Druckfühlkolbens 16 bewirken, dass
die nach oben gerichtete Kraft aus dem Abgabedruck Pd an dem Ventilelement 15 durch
eine nach unten gerichtete Kraft auf den Druckfühlkolben 16 aufgehoben
wird, um zu verhindern, dass Steueraktionen der Ventilsektion 10 durch
den hohen Abgabedruck Pd nachteilig beeinflusst werden.
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Das
Ventilelement 15 wird durch eine Feder 61 (erstes
elastisches Glied) in Ventilschließrichtung beaufschlagt. Die
Last der Feder 61 wird durch eine Einstellschraube 17 eingestellt,
die in den Anschluss 52 eingeschraubt ist.
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In
dem unteren Bereich des Körpers 11 kommuniziert
ein seitlicher Anschluss 53 mit der Ansaugkammer (Ansaugdruck
Ps). Der Anschluss 53 kommuniziert auch mit einer Druckfühlkammer
S, die zwischen der Ventilsektion 10 und dem Magneten 12 ausgebildet
ist.
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Der
Magnet 20 weist einen Plunger 21, einen fixierten
Kern 22, eine Magnetspule 23, und ein Joch 24 auf,
welches die Magnetspule 23 abdeckt und ein Gehäuse des
Magneten 20 bildet. Mittels der Magnetspule 23 lässt sich
ein Magnetkreis generieren, der über
den Plunger 21 und den Kern 22 verläuft, und
zwar mit elektrischem Strom, der der Spule von außen zugeführt wird.
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Das
Joch 24 ist ein hohler zylindrischer Körper. Das untere Ende des Körpers 11 ist
in das obere Ende des Jochs 24 durch Einpressen eingepasst.
In dem anderen Ende des Jochs 24 ist ein Gehäuse 70 montiert,
das zum Unterbringen eines Stromzuführungskonnektors dient. Weiterhin
bildet das Joch 24 in der Nachbarschaft des oberen Endes
einen dem Plunger gegenüberliegenden
Abschnitt 25, der sich radial einwärts erstreckt, und eine Fläche bildet,
welche einer unteren Fläche
des Plungers 21 gegenüberliegt.
Die Fläche
des dem Plunger gegenüberliegenden
Abschnitts 25 hat eine verjüngte Gestalt, d. h. sie verjüngt sich
einwärts
in einer axialen Richtung entgegengesetzt zu der Ventilsektion 10.
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Die
Magnetspule 23 ist um eine hohle zylindrische Spule 26 gewickelt.
Der Kern 22 erstreckt sich durch die Spule 26.
Die äußere Peripherie
der Magnetspule 23 wird von dem Joch 24 umgeben.
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Das
Gehäuse 70 weist
einen Bereich zum Schützen
der Peripherie der Spule 26, einen Bereich zum Unterbringen
des Endes des Kerns 22, und einen Bereich für den Konnektor
auf. Diese Bereiche sind unter Verwendung eines Kunstharzes integral ausgebildet.
Weiterhin ist in das Gehäuse 70 eine ringförmige Metallplatte 27 eingesetzt.
Der Innendurchmesser der Metallplatte 27 ist geringfügig kleiner
als der Innendurchmesser der Spule 26, so dass dadurch
ein Abschnitt des Kerns 22 darin durch Pressen eingepasst
ist. Das Gehäuse 70 und
das Joch 24 sind aneinander festgelegt, z. B. durch Umbördeln des
unteren Endes des Jochs 24.
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An
einem Ende der Spule 26, das zu der Ventilsektion 10 weist,
ist ein Kragen 51 montiert, der aus einer nicht magnetischen
Substanz hergestellt ist. Der Kragen 41 besitzt einen radialen
Flansch und einen inneren hohlen zylindrischen Körper, der in eine Einpassnut
eingepresst ist, die an dem Ende der Spule 26 ausgebildet
ist. Der radiale Flansch ist zwischen dem dem Plunger gegenüberliegenden
Abschnitt 25 und der Spule 26 sandwichartig eingeschlossen.
Die Dichtheit zwischen dem Joch 24 und dem Gehäuse 70 wird
durch eine Packung 42 hergestellt, die zwischen einer in
den dem Plunger gegenüberliegenden
Abschnitt 25 gebildeten Nut und dem radialen Flansch zwischengeschaltet
ist.
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Der
Kern 22 ist ein zylindrischer Körper, der koaxial mit dem Druckfühlkolben 16 und
dem Balg 13 angeordnet ist. Eine Unterbringungsnut 81 ist
an einem extremen Ende des Kerns 22 gebildet und liegt der
Ventilsektion 10 gegenüber.
Diese Nut 81 dient zum Aufnehmen eines Endes des Balgs 30.
In dem Kern 22 sind nahe der Unterbringungsnut 81 axial verteilte
umfängliche
Führungs-
und Dichtnuten 82, 83 jeweils mit vorbestimmten
Tiefen ausgebildet. Ein aus einem Kunstharz hergestelltes C-förmiges Führungsglied 43,
das einen geringen Reibwiderstand hat, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen,
ist in die Führungsnut 82 so
eingepasst, dass seine Umfangsoberfläche geringfügig nach außen vorsteht. Der Zweck des
Führungsgliedes 43 besteht
darin, den Plunger 21 gleichförmig axial zu führen. In
die Dichtnut 83 ist ein O-Ring 40 eingesetzt,
der zwischen der Dichtnut 83 und der inneren Um fangsfläche des
Kragens 41 abdichtet. Der Kern 22 ist axial positioniert,
indem die Einpressposition der Platte 27 eingestellt ist.
Das Gehäuse 70 enthält eine
Durchgangsöffnung 71,
die mit der Innenseite der Spule 26 kommuniziert. Beim
Einpressen des Kerns 22 wird der Kern 22 zunächst in
die Spule 26 von der dem Gehäuse 70 abgewandten
Seite eingesetzt, und wird es dann zu einer Position zunächst weiter
zu dem Gehäuse 70 hin
verschoben als zu einer vorbestimmten Position in Bezug auf die
Platte 27. Dann wird der Kern 22 zu der Ventilsektion 10 mittels
eines vorbestimmten Werkzeugs und durch die Durchgangsöffnung 71 verschoben,
um eine Feineinstellung durchzuführen,
bis der Kern 22 beim Einpassen durch Verpressen schließlich an
der vorbestimmten Position fixiert ist. Die Durchgangsöffnung 71 wird
dann durch einen Gummipfropfen 72 verschlossen.
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In 2 ist
der Plunger 21 ein hohler zylindrischer Körper, der über das
Führungsglied 43 koaxial
verschiebbar geführt
an dem Ende des Kerns 22 und an der Seite des Balgs 30 angeordnet
ist. Ein annähernd
axial zentraler Abschnitt des Plungers 21 ist nach außen radial
expandiert, um einen konischen Abschnitt 21a zu bilden,
dessen Außendurchmesser progressiv
zu einem extremen Ende abnimmt. Die untere Fläche des konischen Abschnitts 21a hat
eine komplementäre
Form zu der oberen Fläche
des dem Plunger gegenüberliegenden
Abschnitts 25 des Jochs 24. Der konische Abschnitt 21a und
der dem Plunger gegenüberliegende
Abschnitt 25 haben einander gegenüberliegende geneigte Oberflächen. In dem
Magnetkreis, sofern dieser generiert wird, tritt das Phänomen der
sog. magnetischen Leckage auf, durch welches eine radiale Komponente
generiert wird, welche senkrecht zu der Axialrichtung verläuft, welche
die ordnungsgemäße Anzugsrichtung
wäre. Daraus
ergibt sich, dass dann, wenn der konische Abschnitt 21a und
der dem Plunger gegenüberliegende
Abschnitt 25 nahe beieinander liegen, die Anzugskraft reduziert
wird. Umgekehrt, und falls der konische Abschnitt 21a und
der dem Plunger gegenüberliegende
Abschnitt 25 voneinander weiter beabstandet sind, sogar
mit demselben Abstand zwischen ihnen, wird der axial kürzeste Abstand
zwischen dem Plunger 21 und dem Joch 24 kleiner,
was es ermöglicht,
den magnetischen Spalt substanziell zu reduzieren. Daraus ergibt
sich, dass zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen des
konischen Abschnitts 21a und des dem Plunger gegenüberliegenden
Abschnitts 25 eine größere Anzugskraft
produziert wird, als eine Anzugskraft, die dann generiert würde, wenn
diese Flächen
senkrecht zu der Achse des Kerns 22 wären. Daraus ergibt sich, dass
es möglich
ist, die Anzugskraft weiterhin zu steigern, wenn der Plunger 21 und
das Joch 24 voneinander beabstandet sind.
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Ein
Druckkraft übertragendes
Glied 90 mit der Form eines durch eine Kappe verschlossenen hohlen
Zylinders ist mit der Seite des Plungers 21 verbunden,
die dem konischen Abschnitt 21a entfernt ist, um die Anzugskraft,
die auf den Plunger 21 appliziert wird, auf den Balg 30 zu übertragen.
Das Druckkraft übertragende
Glied 90 ist ein hohler zylindrischer Körper 91, der den Balg 30 umgibt.
Ein Ende des Glieds 90 ist expandiert und an dem Plunger 21 durch
Verpressen festgelegt. Der Außendurchmesser
des expandierten Teils des Körpers 91 ist
geringfügig
größer als
der Innendurchmesser einer Öffnung an
dem unteren Ende des Körpers 11.
Ein abgestufter Abschnitt oder eine Schulter des expandierten Teils
ist in Eingriff mit dem unteren Ende 11a (eingreifender
Teil) des Körpers 11,
um den Bereich der Bewegung des Druckkraft übertragenden Glieds 90 zu der
Ventilsektion 10 hin zu beschränken. Das andere Ende des Körpers 91 ist
eingezogen und bildet eine Endwand 92. Etwa im Zentrum
der Endwand 92 ist eine Einsetzöffnung 93 für ein abgestuftes
Ende des Druckfühlkolbens 16 gebildet.
Die Endwand 92 bildet um die Einsetzöffnung 93 eine äußere Anlagefläche für eine gegenüberliegende
Fläche 16a des
abgestuften Endabschnitts des Druckfühlkolbens 16. Die untere
Seite der Endwand 92 bildet eine Pressfläche, welche
gegen eine gegenüberliegende
Fläche 30a des
Balgs 30 angelegt werden kann. Ein zentraler Bereich des
Körpers 91 enthält Kommunikationsöffnungen 94 zum
Einführen
des Ansaugdrucks Ps in das Innere des Körpers 91.
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Der
Balg 30 definiert in dem Körper 31 einen Vakuumbereich,
wobei es ihm möglich
ist, sich axial zu expandieren und zu kontrahieren. Der Balg 30 wird
durch Stopper 32 und 33 geschlossen. Der zu der
Ventilsektion weisende Stopper 32 besitzt eine Aufnahmevertiefung 34 einer
vorbestimmten Tiefe für ein
kreisförmiges
Kolbenende, wobei ein Innendurchmesser der Vertiefung 34 annähernd gleich
dem Außendurchmesser
des extremen Endes des abgestuften Endabschnitts des Druckfühlkolbens 16 ist.
Der Balg 30 expandiert oder kontrahiert, wobei er das extreme
Ende des Druckfühlkolbens 16,
das in die kreisförmige
Vertiefung 34 eingesetzt ist, als eine axiale Führung benutzt.
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Der
andere und untere Stopper 33 ist mit einer äußeren Endfläche in die
Unterbringungsnut 81 des Kerns 22 eingepasst und
darin fixiert. Im Inneren des Balges 30 ist eine Feder 62 angeordnet,
die den Balg 30 in Expansionsrichtung beaufschlagt, um
es dem Balg 30 zu ermöglichen,
zu expandieren, sofern der Ansaugdruck Ps niedrig ist. Es ist anzumerken, dass
dann, wenn auf den Balg 30 in Kontraktionsrichtung eine
starke axiale Kraft aufge bracht wird, die beiden Stopper 32 und 33 miteinander
in Kontakt kommen, um zu verhindern, dass der Balg 30 dann noch
weiter komprimiert wird.
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Der
Stopper 32 besitzt einen äußeren Flansch 35.
Zwischen dem Flansch 35 und der Endwand 92 ist
eine Feder 63 (ein zweites elastisches Glied) eingesetzt,
welches das Druck übertragende Glied 90 zu
der Ventilsektion 10 hin beaufschlagt. Die Feder 63 hat
eine größere Federkraft
als die Feder 61, hingegen eine kleinere Federkraft als
die Feder 62. Wenn der Magnet 20 stromlos ist
(2), schiebt die Feder 63 den Druckfühlkolben 16 nach
oben, bis der expandierte Teil des Druckübertragungsgliedes 90 das
untere Ende 11a des Körpers 11 kontaktiert. Das
Ventilelement 15 ist dann in der voll geöffneten Position
gehalten.
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Eine
Einstellung der Last der Feder 62 kann geändert werden
durch Einstellen der Einpresstiefe (Position) des Kerns 22 in
dem Magneten 20 (erste Einstellmittel). Eine Einstellung
der Last der Feder 63 kann geändert werden durch Einstellen
der Einpresstiefe oder des Einpresstiefenausmaßes (Position) des Druckkraft übertragenden
Gliedes an dem Plunger 21 (zweite Einstellmittel).
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Der
gesamte Körper
des Steuerventils 1 wird durch den Körper 11 der Ventilsektion 10,
das Joch 24 des Magneten 20 und das Gehäuse 70 gebildet. Der
Magnetkreis des Magneten 20, welcher die Magnetspule 23 umgibt,
wird durch den Plunger 21, den Kern 22, die Platte 27,
das Joch 24, usw. gebildet. Wenn, mit anderen Worten, der
Magnet 20 bestromt ist, wird der Magnetkreis über die
einander gegenüberliegenden
Flächen
des Plungers 21 und des Jochs 24 gebildet, die
in der Bewegungsrichtung (Axialrichtung) des Plungers 21 einander
gegenüberliegen.
Zu dieser Zeit sind die einander gegenüberliegenden Flächen des
Plungers 21 und des Kerns 22 parallel zu der Achse,
so dass die Anzugskraft zwischen dem Kern 22 und dem Plunger 21 kaum
fluktuiert, wenn der Plunger 21 bewegt wird, so dass dadurch
die axiale Bewegung des Plungers 21 kaum gegenteilig beeinflusst
wird.
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Mit
Hilfe der 3 und 5 wird die
Operation des Steuerventils 1 erklärt.
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In 3 ist
der Magnet 20 stromlos und ist der Ansaugdruck Ps hoch
(die Klimaanlage ist nicht in Betrieb). Der hohe Ansaugdruck Ps
komprimiert den Balg 30. Auf den Plunger 21 wirkt
keine Anzugskraft ein. Das Druckkraft übertragende Glied 90 wird durch
die Feder 63 nach oben beaufschlagt und hat sich von dem
Balg 30 weg bewegt, so dass es das Ventilelement 15 über den
Druckfühlkolben 16 in
die voll geöffnete
Position zwingt. Sogar dann, wenn die Drehwelle des Kompressors
von dem Motor angetrieben ist, arbeitet der Kompressor mit der variablen Verdrängung mit
der minimalen Verdrängung.
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In 4 wird
der Magnetspule 23 ein maximaler Steuerstrom zugeführt (wie
in einem Fall, in welchem die Automobil-Klimaanlage eingeschaltet worden
ist). Die Anzugskraft wirkt auf den Plunger 21 ein und
bewegt das Druckkraft übertragende
Glied 90 nach unten. Die Beaufschlagungskraft, die auf
den Druckfühlkolben 16 von
unten einwirkt, ist aufgehoben. Die Feder 61 schiebt das
Ventilelement 15 nach unten auf den Ventilsitz 14,
um die Ventilsektion vollständig
zu schließen.
Dies blockiert die Passage zu dem Kurbelgehäuse. Der Kompressor mit der
variablen Verdrängung
wird prompt in einen Betrieb mit maximaler Kapazität verstellt.
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Wenn
der Kompressor mit seinem Betrieb mit maximaler Kapazität weiter
arbeitet, wird dies den Ansaugdruck Ps ausreichend senken, sogar
in der Druckfühlkammer
S (5), und wird der Balg 30 expandieren
und versuchen, sich nach oben zu bewegen. Falls der Steuerstrom
entsprechend der eingestellten Temperatur der Klimaanlage abgenommen hat,
bewegen sich der Druckfühlkolben 16,
das Druck übertragende
Glied 90 und der Balg 30 gemeinsam nach oben zu
jeweiligen Positionen, an welchen der Ansaugdruck Ps, die Lasten
der Federn 61, 62 und 63, und die Anzugskraft
des Magneten 20 ausgeglichen werden. Das Ventilelement 15 wird
nach oben weg von dem Ventilsitz 14 zu einer vorbestimmten Ventilhubstellung
verschoben. Kältemittel
(unter dem Abgabedruck Pd) wird mit einer Strömungsrate in das Kurbelgehäuse eingeführt, die
zu einem Wert gesteuert wird, der abhängt von der Ventilhubstellung.
Der Kompressor wird zu einem Betrieb verstellt, in welchem die Verdrängung mit
dem Wert des Steuerstroms korrespondiert.
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Falls
der Steuerstrom konstant bleiben sollte, fühlt der Balg 30 den
Ansaugdruck Ps ab und steuert er dann den Ventilhub der Ventilsektion 10. Wenn
beispielsweise die Kühllast
ansteigt, um den Ansaugdruck Ps hoch zu machen, wird sich der Balg 30 kontrahieren,
so dass das Ventilelement 15 auch nach unten bewegt wird,
um den Ventilhub zu verkleinern. Der Kompressor mit der variablen
Verdrängung arbeitet
dann in einer Richtung zum Verringern der Verdrängung. Wenn die Kühllast abnimmt,
um den Ansaugdruck Ps niedriger zu machen, dann wird sich der Balg 30 expandieren
und den Ventilhub vergrößern. Der
Kompressor mit der variablen Verdrängung arbeitet dann in einer
Richtung, in der die Verdrängung
vermindert wird. Das Steuerventil steuert die Verdrängung des
Kompressors mit der variablen Verdrängung derart, dass der Ansaugdruck
Ps konstant bleibt.
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Wenn
der Ansaugdruck Ps niedrig ist, wird sich der Balg 30 expandieren
und wird dieser über das
Druckkraft übertragende
Glied 90 mit dem Druckfühlkolben 16 verbunden,
so dass sich das Ventilelement 15 und der Balg 30 gemeinsam
bewegen. Wenn der Ansaugdruck Ps hoch ist, wird sich der Balg 30 kontrahieren.
Jedoch beaufschlagt die Feder 63 das Druck übertragende
Glied 90 zu dem Ventilelement 15 hin, so dass
dann das Ventilelement 15 unabhängig von dem Balg 30 operiert.
D. h., bei stromlosem Magneten 20, und selbst dann, wenn
der Ansaugdruck Ps hoch sein sollte, wird das Ventilelement 15 durch
das Druckkraft übertragende
Glied und den Druckfühlkolben 16 nach
oben verschoben, um die Ventilsektion 10 voll zu öffnen und
die Operation des Kompressors mit minimaler Verdrängung aufrechtzuerhalten.
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Durch
Einstellen der axialen, durch das Presseinpassen wählbaren
Position des Kerns 22, kann die Federkraft der Feder 62 in
dem Balg 30 eingestellt werden. Deshalb, und bezüglich der
Einstellung der elastischen Kraft (gesetzter Wert) des Balgs 30 des
Steuerventils 1, die ausgeübt werden soll, wenn dieser
expandiert ist, gibt es hier keinen Bedarf, einen Mechanismus vorzusehen,
der speziell für
die Einstellung ausgebildet ist, wie einen Schaft oder einen Schraubmechanismus
zum Zusammenpressen des Balgs, sondern es kann die Einstellung mit
geringen Kosten realisiert werden.
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Obwohl
in der Ausführungsform
in 1 die Führungsnut 82 an
dem extremen Ende des Kerns 22 ausgebildet ist, und das
Führungsglied 43 einen viereckigen
Querschnitt und einen geringen Reibwiderstand besitzt, um es dem
Plunger 21 zu ermöglichen,
gleichförmig
und leicht zu gleiten, ist dies nicht beschränkend, sondern es kann hier
auch eine andere zweckmäßige Anordnung
vorgesehen werden.
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In
der Ausführungsform
von 6 ist in einem extremen Ende eines Kerns 222 eine
seichte Nut 282 in Umfangsrichtung ausgebildet. In der
Nut 282 ist als Anti-Abrasions-Mittel eine kleine, hohle und
zylindrische Hülse 243 angeordnet,
welche aus einem Kunstharzmaterial wie aus Polytetrafluorethylen
hergestellt ist.
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Mit
dieser Anordnung kann die Dicke des Anti-Abrasions-Mittels nennenswert
reduziert werden, wodurch die Weite des die Magnetkraft übertragenden
Spalts zwischen dem Kern 22 und dem Plunger 21 reduziert
werden kann.
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Es
ist anzumerken, dass das Führungsglied 43 und
die Hülse 243 andernfalls
auch in einer Nut montiert sein könnten, die in dem Plunger 21 gebildet ist.
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In
der Ausführungsform
von 7 ist an der inneren Umfangsfläche eines Plungers 321 eine
Kugellager-Struktur vorgesehen, um es dem Plunger 321 zu
gestatten, an der flachen äußeren Umfangsfläche eines
extremen Endes eines Kerns 322 gleichförmig zu gleiten.
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Die
obige Anordnung kann realisiert werden durch Bilden eines konischen
ringförmigen
Gliedes, welches relativ zu der Achse in einer radial einwärts orientierten
Richtung schräggestellt
ist, durch sog. Feinzuschnittsbearbeiten, oder dergleichen, und durch
Ausbilden einiger axialer enger Nuten 323 in der inneren
Umfangsfläche
des ringförmigen
Gliedes, die bestimmte beabstandete Intervalle in Umfangsrichtung
haben, und durch Anordnen von Kugeln 324 in den engen Nuten 323.
Obwohl dies nicht explizit gezeigt ist, können die engen Nuten 323 des Gliedes
beispielsweise durch Umbördeln
der jeweiligen axialen Enden begrenzt werden, damit die Kugeln, 324 nicht
herausfallen können.
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Dann
gleiten der Plunger 321 und somit auch das Druckkraft übertragende
Glied 90 gleichförmig und
leicht. Es ist auch möglich,
eine Abrasion des Plungers 321 und des Kerns 322 auf
diese Weise zu unterdrücken,
um deren Standzeiten zu verlängern. Ein
Einstellungswert der Last der Feder 63 kann geändert werden
durch Einstellen des Einpressausmaßes (Position) des Druckkraft übertragenden
Gliedes 90 in Bezug auf den Plunger 321.
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Anstelle
des Druckkraft übertragenden
Gliedes 90 in 2, welches an den Enden des
Druckfühlkolbens 16 und
des Balgs 30 anliegt, abhängig von der Bewegung des Plungers 21,
kann anstelle des illustrierten Beispiels jegliche andere zweckmäßige Anordnung
vorgesehen werden. Das Druckkraft übertragende Glied 90 kann
sogar integral mit dem Plunger 21 ausgebildet werden.
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Das
extreme und abgestufte Ende des Druckfühlkolbens 16 muss
nicht notwendigerweise in die kreisförmige Vertiefung 34 in
den Stopper 32 des Balgs 30 eingesetzt sein, wie
gezeigt, sondern es könnte
umgekehrt in dem Druckfühlkolben 16 eine Nut
ausgebildet werden, derart, dass das extreme Ende des Balgs 30 in
diese Nut eingesetzt werden kann. Alternativ könnten der Druckfühlkolben 16 und der
Balg 30 jeweilige Endflächen
aufweisen, die über das
Druckkraft übertragende
Glied 90 in Kontakt miteinander gebracht werden, und die
nicht ineinander gepasst sind. Die Endwand des Druck übertragenden
Gliedes 90 könnte
dann ohne die Einsetzöffnung 93 zwischen
dem Druckfühlkolben 16 und
dem Balg 30 zwischengeschaltet werden.
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Auch
müssen
das Ventilelement 15 und der Druckfühlkolben 16 nicht
einstückig
miteinander ausgebildet werden. Vielmehr könnte das Ventilelement beispielsweise
ein Kugelventil oder dergleichen sein, wobei das Kugelventil oder
die Ventilkugel dann durch einen Schaft abgestützt wird, der den Druckfühlkolben 16 ersetzt.