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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor mit variabler Fördermenge
mit einem Regelventil, der in einem Kältemittelkreislauf einer Fahrzeugklimaanlage
verwendet wird.
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5 stellt
einen Teil eines Regelventils dar, das in der Japanischen Ungeprüften Patent
Veröffentlichung
Nr. 11-324930 offenbart ist. In diesem Regelventil liegen zwei Drucküberwachungspunkte
P1, P2 im Kältemittelkreislauf.
Die Druckdifferenz zwischen den zwei Überwachungspunkten P1, P2 wird mechanisch
mit einem Druckmesselement 101 erfasst. Die Lage eines
Ventilkörpers 102 wird
gemäß einer
auf der Grundlage der Druckdifferenz erzeugten Kraft bestimmt. Der
Druck in einer Regelkammer (z.B. der Kurbelkammer eines Kompressors
in Taumelscheibenbauart) ist gemäß der Lage
des Ventilkörpers 102 eingestellt.
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Die
Druckdifferenz zwischen den Drucküberwachungspunkten P1, P2 gibt
die Durchflussrate des Kältemittels
in dem Kältemittelkreislauf
wieder. Das Druckmesselement 101 bestimmt die Lage des
Ventilkörpers 102 so,
dass die Fördermenge
des Kompressors verändert
wird, um die Schwankung der Druckdifferenz oder die Schwankung der
Durchflussrate des Kältemittels
in dem Kältemittelkreislauf
aufzuheben.
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Das
oben beschriebene Regelventil hat eine einfache interne Selbstregelungsfunktion,
um eine vorbestimmte, einzige Durchflussrate des Kältemittels
zu erhalten. Mit anderen Worten ändert
das Regelventil nicht aktiv die Durchflussrate des Kältemittels
und kann daher nicht auf feine Änderungen
reagieren, um bei Bedarf die Klimaanlage zu regeln.
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Die
WO 99 06700 A beschreibt einen Kompressor mit variabler Fördermenge
mit einem in einem Kältemittelkreislauf
eingebauten Regelventil, wobei der Kompressor eine Abgabedruckzone,
eine Saugdruckzone und eine Kurbeldruckzone hat. Der Kompressor
verändert
die Fördermenge
gemäß dem Druck
in einer Regelkammer, wobei der Kompressor einen Regeldurchlass
hat, der die Regelkammer mit einer Druckzone verbindet, in der der
Druck sich von dem Druck in der Regelkammer unterscheidet. Das Regelventil
weist auf: ein Ventilgehäuse;
eine in dem Ventilgehäuse
definierte Ventilkammer; einen Ventilkörper, der in der Ventilkammer
untergebracht ist, um den Öffnungsgrad
des Regeldurchlasses einzustellen; eine in dem Ventilgehäuse definierte
Druckmesskammer; ein elastisches Druckmesselement, das die Druckmesskammer
in eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer (im Inneren
des Balgs) teilt; einen Druckmessstab, der gleitend durch das Ventilgehäuse zwischen
der Ventilkammer und der Druckmesskammer gestützt ist. Ein Ende des Druckmessstabs
ist mit dem Druckmesselement verbunden und das andere Ende des Druckmessstabs
berührt
den Ventilkörper.
Das Druckmesselement bewegt den Ventilkörper über den Druckmessstab gemäß der Druckdifferenz
zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer, so
dass die Fördermenge
des Kompressors sich verändert,
um Änderungen
der Druckdifferenz zu berücksichtigen. Weiter
weist das Regelventil eine in dem Ventilgehäuse definierte Solenoidkammer
auf, so dass sie an die Ventilkammer angrenzt; einen beweglichen
Eisenkern, der beweglich in der Solenoidkammer untergebracht ist;
einen zwischen der Ventilkammer und der Solenoidkammer liegenden
stationärer
Eisenkern, wobei der stationäre
Eisenkern die Ventilkammer von der Solenoidkammer trennt; einen
Solenoidstab, der sich durch den stationären Eisenkern erstreckt und
gleitend durch ihn gestützt
ist, wobei der Solenoidstab den Ventilkörper in der Ventilkammer stützt und
den beweglichen Eisenkern in der Solenoidkammer stützt, wobei
der bewegliche Eisenkern nur durch den stationären Eisenkern über den Solenoidstab
geführt
ist; und ein elektromagnetisches Stellglied zum Aufbringen einer
Drängkraft
auf das Druckmesselement gemäß einer
externen Anweisung. Das elektromagnetische Stellglied umfasst den
beweglichen Eisenkern und den stationären Eisenkern. Die auf das
Druckmesselement durch das Stellglied aufgebrachte Drängkraft
einem Sollwert der Druckdifferenz entspricht, und das Druckmesselement
den Ventilkörper
bewegt, so dass die Druckdifferenz nach dem Sollwert strebt. Der
Druck an einem ersten Drucküberwachungspunkt
(P1) in entweder der Abgabedruckzone, der Saugdruckzone oder der
Kurbeldruckzone auf die erste Druckkammer aufgebracht wird.
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In
der nachveröffentlichten
Druckschrift EP-A-1 154 160 A ist ein Kompressor mit variabler Fördermenge
mit einem Regelventil beschrieben. Das Regelventil weist einen Ventilkörper und
eine Druckmesskammer auf, wobei ein Druckmessball beweglich in der
Druckmesskammer liegt und die Druckmesskammer in eine erste und
zweite Druckkammer teilt. Das Regelventil hat einen Einlassventilabschnitt
und ein Solenoid. Der Einlassventilabschnitt steuert das Öffnen eines
Zufuhrdurchlasses, der die Abgabekammer mit der Kurbelkammer verbindet.
Dabei wird der Druckmessball auf der Grundlage der Druckdifferenz
zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer versetzt.
Die Lage des Ventilkörpers
wird auf der Grundlage der Lage des Druckmessballs bestimmt. An
Stelle des Druckmessballs setzt die Erfindung einen Balg ein, wodurch
sein bewegliches Ende mit einem Druckmessstab verbunden ist, der
den Ventilkörper
auf der Grundlage der Lage des beweglichen Endes des Balgs versetzt.
Darüber
hinaus ist eine Solenoidkammer in dem Zylinder definiert und ein
beweglicher Eisenkern ist untergebracht, um sich entlang einer Wandfläche der
Solenoidkammer zu bewegen. Im Gegensatz dazu, ist bei der Erfindung
der bewegliche Eisenkern nur durch einen stationären Eisenkern über den
Solenoidstab geführt.
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Die
Druckschrift EP-A-0 935 107 beschreibt eine konstruktionstechnische
Gestaltung eines Kompressors mit variabler Fördermenge, der die Fördermenge
des Kompressors gemäß der Differenz
zwischen dem Druck in der Regelkammer und dem Druck in einer Saugkammer
verändert.
Ein Regelventil regelt die Durchflussrate des von einer Abgabekammer
an die Regelkammer zugeführten
Kältemittels,
dadurch wird die Druckdifferenz eingestellt. Das Regelventil hat
einen Solenoid und einen Ventilmechanismus. Im Inneren des Solenoids
bewegt sich ein beweglicher Kern entlang einer Wandfläche einer durch
eine Spule definierten Kammer. Der bewegliche Kern bewegt sich entlang
einer Wandfläche
einer durch eine Spule definierten Kammer, wobei im Gegensatz dazu
bei der Erfindung der bewegliche Eisenkern durch einen stationären Eisenkern über den Solenoidstab
geführt
ist.
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Ein
anderer Kompressor mit variabler Fördermenge mit einem Regelventil
ist in der Druckschrift EP-A-0 396 017 beschrieben.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Kompressor mit variabler Fördermenge
mit einem Regelventil vorzusehen, das Klimaanlagen exakt regelt.
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Diese
Aufgabe wird mit einem die Merkmale aus Patentanspruch 1 aufweisenden
Kompressor mit variabler Fördermenge
mit einem Regelventil gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Andere
Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich,
die die Grundsätze
der Erfindung nur beispielhaft darstellen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung, gemeinsam mit ihrer Aufgabe und ihren Vorteilen, kann
am Besten verstanden werden unter Bezug auf die folgende Beschreibung
der derzeitig bevorzugten Ausführungsbeispiele
gemeinsam mit den beigefügten
Zeichnungen, wobei:
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1 eine
Querschnittansicht ist, die einen Kompressor in Taumelscheibenbauart
mit variabler Fördermenge
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt;
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2 eine
Querschnittansicht ist, die das im Kompressor in 1 verwendete
Regelventil darstellt;
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3 eine
Querschnittansicht ist, die ein Regelventil eines Vergleichsbeispiels
darstellt;
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4 eine
Querschnittansicht ist, die einen Kompressor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt; und
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5 eine
Querschnittansicht ist, die ein Regelventil des Standes der Technik
darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein
Kompressor mit variabler Fördermenge mit
einem Regelventil gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird jetzt unter Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
Das Regelventil wird in einem Kompressor in Taumelscheibenbauart mit
variabler Fördermenge
in einer Fahrzeugklimaanlage verwendet.
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Wie
aus 1 ersichtlich, umfasst der Kompressor einen Zylinderblock 1,
ein vorderes Gehäuseelement 2,
das mit dem vorderen Ende des Zylinderblocks 1 verbunden
ist, und ein hinteres Gehäuseelement 4,
das mit dem hinteren Ende des Zylinderblocks 1 verbunden
ist. Eine Ventilplattenbaugruppe 3 liegt zwischen dem hinteren
Gehäuseelement 4 und
dem Zylinderblock 1. Der Zylinderblock 1, das
vordere Gehäuseelement 2 und
das hintere Gehäuseelement 4 bilden
das Gehäuse
des Kompressors.
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Eine
Regelkammer, die eine Kurbelkammer 5 bei diesem Ausführungsbeispiel
ist, ist zwischen dem Zylinderblock 1 and dem vorderen
Gehäuseelement 2 definiert.
Eine Antriebswelle 6 erstreckt sich durch die Kurbelkammer 5 und
ist drehbar gestützt. Die
Antriebswelle 6 ist verbunden mit einer externen Antriebsquelle,
die ein Motor E bei diesem Ausführungsbeispiel
ist, und durch sie angetrieben.
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Eine
Ansatzplatte 11 ist mit der Antriebswelle 6 in
der Kurbelkammer 5 fixiert, um sich mit der Antriebswelle 6 einstückig zu
drehen. Eine Antriebsplatte, die eine Taumelscheibe 12 bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist, ist in der Kurbelkammer 5 untergebracht. Die Taumelscheibe 12 gleitet
entlang der Antriebswelle 6 und neigt sich in Bezug auf
die Achse der Antriebswelle 6. Ein Gelenkmechanismus 13 ist zwischen
der Ansatzplatte 11 und der Taumelscheibe 12 vorgesehen.
Der Gelenkmechanismus 13 und die Ansatzplatte 11 veranlassen
die Taumelscheibe 12 sich einstückig mit der Antriebswelle 6 zu
bewegen.
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Zylinderbohrungen 1a (nur
eine ist in 1 dargestellt) sind in dem Zylinderblock 1 in
konstanten Winkelintervallen rund um die Achse L der Antriebswelle 6 ausgebildet.
In jeder Zylinderbohrung 1a ist ein Einzelkopfkolben 20 untergebracht,
so dass der Kolben 20 sich in der Zylinderbohrung 1a hin-
und herbewegen kann. Die Öffnung
von jeder Zylinderbohrung 1a ist mit der Ventilplattenbaugruppe 3 und dem
entsprechenden Kolben 20 verschlossen. Eine Kompressionskammer,
deren Volumen sich gemäß der Hin-
und Herbewegung des Kolbens 20 ändert, ist in jeder Zylinderbohrung 1a definiert.
Das vordere Ende jedes Kolbens 20 ist mit dem Umfang der
Taumelscheibe 12 durch ein Paar Gleitkörper 19 gekoppelt.
Die Taumelscheibe 12 dreht sich, wenn die Antriebswelle 6 sich
dreht. Die Drehbewegung der Taumelscheibe 12 wird in eine
Hin- und Herbewegung jedes Kolbens 20 mit den entsprechenden
Paar Gleitkörpern 19 umgewandelt.
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Eine
Saugkammer 21 und eine Abgabekammer 22 sind zwischen
der Ventilplattenbaugruppe 3 und dem hinteren Gehäuseelement 4 definiert.
Die Abgabekammer 22 liegt um die Saugkammer 21 herum.
Die Ventilplattenbaugruppe 3 hat Saugöffnungen 23, Saugventilklappen 24,
Abgabeöffnungen 25 und
Abgabeventilklappen 26. Jedes Set besteht aus einer Saugöffnung 23,
einer Saugventilklappe 24, einer Abgabeöffnung 25 und einer
Abgabeventilklappe 26 entspricht einer der Zylinderbohrungen 1a.
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Wenn
jeder Kolben 20 sich von der oberen Totpunktlage zu der
unteren Totpunktlage bewegt, strömt
Kältemittel
in der Saugkammer 21 in die entsprechende Zylinderbohrung 1a über die
entsprechende Saugöffnung 23 und
Saugventilklappe 24. Wenn jeder Kolben 20 sich
von der unteren Totpunktlage zu der oberen Totpunktlage bewegt,
wird Kältemittel
in der entsprechenden Zylinderbohrung 1a auf einen vorbestimmten
Druck verdichtet und an die Abgabekammer 22 über die
entsprechende Abgabeöffnung 25 und
Abgabeventilklappe 26 abgegeben.
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Ein
Mechanismus zum Regeln des Drucks in der Kurbelkammer 5,
oder des Kurbelkammerdrucks Pc, umfasst einen Entlüftungsdurchlass 27,
einen Zufuhrdurchlass 28 und das Regelventil CV. Die Durchlässe 27, 28 sind
in dem Gehäuse
ausgebildet. Der Entlüftungsdurchlass 27 verbindet
eine Saugdruckzone Ps oder die Saugkammer 21 mit der Kurbelkammer 5.
Der Zufuhrdurchlass 28 verbindet eine Abgabedruckzone Pd
oder die Abgabekammer 22 mit der Kurbelkammer 5.
Das Regelventil CV liegt in dem Zufuhrdurchlass 28.
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Das
Regelventil CV ändert
die Öffnung
des Zufuhrdurchlass 28, um die Durchflussrate des Kältemittels
von der Angabekammer 22 zu der Kurbelkammer 5 einzustellen.
Der Kurbelkammerdruck Pc wird gemäß der Beziehung zwischen der
Durchflussrate des von der Abgabekammer 22 zu der Kurbelkammer 5 fließenden Kältemittels
und der Durchflussrate des von der Kurbelkammer 5 zu der
Saugkammer 21 durch den Entlüftungsdurchlass 27 ausfließenden Kältemittels,
geändert.
Die Differenz zwischen dem Kurbelkammerdruck Pc und dem Druck in
den Zylinderbohrungen 1a wird gemäß dem Kurbelkammerdruck Pc
geändert,
das den Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 ändert. Dies
verändert
den Hub jedes Kolbens 20 und die Kompressorfördermenge.
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Der
Kältemittelkreislauf
der Fahrzeugklimaanlage ist aus dem Kompressor und einem externen Kältemittelkreislauf 30 zusammengesetzt.
Der externe Kältemittelkreislauf 30 verbindet
die Abgabekammer 22 mit der Saugkammer 21 und
umfasst einen Kondensator 31, ein Expansionsventil 32 und
einen Verdampfer 33. Ein stromabwärtiges Rohr 35 liegt
in einem stromabwärtigen
Abschnitt des externen Kältemittelkreislaufs 30.
Das stromabwärtige
Rohr 35 verbindet den Auslass des Verdampfers 33 mit
der Saugkammer 21 des Kompressors. Ein stromaufwärtiges Rohr 36 liegt
in dem stromaufwärtigen
Abschnitt des externen Kältemittelkreislaufs 30.
Das stromaufwärtige
Rohr 36 verbindet die Abgabekammer 22 des Kompressors
mit dem Einlass des Kondensators 31.
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Je
größer die
Durchflussrate des Kältemittels im
Kältemittelkreislauf
ist, desto größer ist
der Druckverlust pro Längeneinheit
des Kreislaufs oder der Rohrleitungen. Das heißt, der Druckverlust (Druckdifferenz)
zwischen den Drucküberwachungspunkten P1,
P2 hat einen positiven Zusammenhang mit der Durchflussrate des Kältemittels
in dem Kreislauf. Das Erfassen der Druckdifferenz zwischen den Drucküberwachungspunkten
P1, P2 erlaubt es, die Durchflussrate des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf auf
indirektem Weg zu erfassen. Nachstehend wird die Druckdifferenz
zwischen den Drucküberwachungspunkten
P1, P2 als Druckdifferenz ΔPd
bezeichnet.
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Wie
aus 2 ersichtlich, liegt der erste Drucküberwachungspunkt
P1 in der Abgabekammer 22, deren Druck gleich dem des stromaufwärtigsten Bereichs
des stromaufwärtigen
Rohrs 36 ist. Der zweite Drucküberwachungspunkt P2 ist auf
halber Stecke entlang dem stromaufwärtigen Rohr 36 in
einer Lage festgelegt, die von dem ersten Drucküberwachungspunkt P1 um einen
vorbestimmten Abstand getrennt ist. Der Druck PdH an dem ersten Drucküberwachungspunkt
P1 wird auf das Fördermengenregelventil
CV durch einen ersten Druckeinleitungsdurchlass 37 aufgebracht.
Der Druck PdL an dem zweiten Drucküberwachungspunkt P2 wird auf das
Fördermengenregelventil
CV durch einen zweiten Druckeinleitungsdurchlass 38 aufgebracht.
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Das
Regelventil CV hat einen Zufuhrregelventilabschnitt und ein Solenoid 60.
Der Zufuhregelventilabschnitt regelt die Öffnung (die Drosselmenge) des
Zufuhrdurchlasses 28, der die Abgabekammer 22 mit
der Kurbelkammer 5 verbindet. Das Solenoid 60 dient
als ein elektromagnetisches Stellglied zum Steuern auf Grund von
einem extern zugeführten elektrischen
Strom eines in dem Regelventil CV liegenden Solenoidstabs 40.
Der Solenoidstab 40 hat einen Ventilkörper 43 an dem entfernt
liegenden Ende.
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Ein
Ventilgehäuse 45 des
Regelventils CV hat einen Stopfen 45a, einen oberen Halbkörper 45b und
einen unteren Halbkörper 45c.
Eine Ventilkammer 46 und ein Kommunikationsdurchlass 47 sind
in dem oberen Halbkörper 45b definiert.
Eine Druckmesskammer 48 ist zwischen dem oberen Halbkörper 45b und
dem Stopfen 45a definiert.
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Der
Solenoidstab 40 bewegt sich in der axialen Richtung des
Regelventils CV in der Ventilkammer 46. Die Ventilkammer 46 ist
wahlweise mit dem Kommunikationsdurchlass 47 gemäß der Lage
des Solenoidstabs 40 verbunden und getrennt. Ein Druckmessstab 4l,
der von dem Solenoidstab 40 getrennt ist, liegt in dem
Kommunikationsdurchlass 47. Der Druckmessstab 41 bewegt
sich in der axialen Richtung des Regelventils CV und ist in einem
Abschnitt 47a mit kleinen Durchmesser des Kommunikationsdurchlasses 47 eingepasst.
Der Druckmessstab 41 trennt den Kommunikationsdurchlass 47 von der
Druckmesskammer 48.
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Die
obere Stirnfläche
eines stationären
Eisenkerns 62, der nachstehend behandelt wird, dient als
die Bodenwand der Ventilkammer 46. Eine erste Ventilöffnung 51,
die sich radial von der Ventilkammer 46 erstreckt, verbindet
die Ventilkammer 46 durch einem stromaufwärtigen Teil
des Zufuhrdurchlasses 28 mit der Abgabekammer 22.
Eine zweite Ventilöffnung 52,
die sich radial von dem Kommunikationsdurchlass 47 erstreckt,
verbindet den Kommunikationsdurchlass 47 durch einen stromabwärtigen Teil
des Zufuhrdurchlasses 28 mit der Kurbelkammer 5.
Auf diese Weise dienen die erste Ventilöffnung 51, die Ventilkammer 46,
der Kommunikationsdurchlass 47 und die zweite Ventilöffnung 52 als
Teil des Regeldurchlasses oder des Zufuhrdurchlasses 28,
der die Abgabekammer 22 mit der Kurbelkammer 5 verbindet.
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Der
Ventilkörperabschnitt 43 des
Solenoidstabs 40 liegt in der Ventilkammer 46.
Der Absatz zwischen der Ventilkammer 46 und dem Kommunikationsdurchlass 47 wirkt
als ein Ventilsitz 53. Wenn sich der Solenoidstab 40 aus
der Lage in der 2 (die unterste Lage) in die
höchste
Lage, bei der der Ventilkörperabschnitt 43 den
Ventilsitz 53 berührt, bewegt,
ist der Kommunikationsdurchlass 47 abgetrennt. Das heißt, dass
der Ventilkörperabschnitt 43 als
ein Ventilkörper
wirkt, der wahlweise den Zufuhrdurchlass 28 öffnet und
schließt.
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Ein
Druckmesselement, das ein Balg 54 bei diesem Ausführungsbeispiel
ist, liegt in der Druckmesskammer 48. Das obere Ende des
Balgs 54 ist an dem Stopfen 45a des Ventilgehäuses 45 fixiert. Die
Druckmesskammer 48 ist in eine erste Druckkammer 55 und
eine zweite Druckkammer 56 durch den Balg 54 geteilt.
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Ein
Stabsitz 54a liegt an dem unteren Ende des Balgs 54.
Das obere Ende des Druckmessstabs 41 liegt in dem Stabsitz 54a.
Der Balg 54 ist in einem elastisch verformten Zustand eingebaut.
Der Balg 54 drängt
den Druckmessstab 41 durch den Stabsitz 54a mit
der nach unten gerichteten Kraft, die durch die elastische Verformung
erzeugt wird, nach unten. Daher wird das untere Ende des Druckmessstabs 41 gegen
das obere Ende des Solenoidstabs 40 durch die Kraft des
Balgs 54 gepresst. Der Druckmessstab 41 bewegt
sich einstückig
mit dem Solenoidstab 40.
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Die
erste Druckkammer 55 ist mit dem ersten Drucküberwachungspunkt
P1, der in der Abgabekammer 22 ist, durch eine in dem Stopfen 45a ausgebildete
P1-Öffnung 57 und
den ersten Druckeinleitungsdurchlass 37 verbunden. Die
zweite Druckkammer 56 ist mit dem zweiten Drucküberwachungspunkt
P2 durch eine in dem oberen Halbkörper 45b des Ventilgehäuses 45 ausgebildete
P2-Öffnung 58 und
den zweiten Druckeinleitungsdurchlass 38 verbunden. Daher
ist die erste Druckkammer 55 dem an dem ersten Drucküberwachungspunkt
P1 überwachten
Druck PdH ausgesetzt, und die zweite Druckmesskammer 56 dem
an dem zweiten Drucküberwachungspunkt
P2 überwachten
Druck PdL ausgesetzt.
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Das
Solenoid 60 umfasst eine Aufnahmeschale 61. Der
stationäre
Eisenkern 62 ist in dem oberen Teil der Aufnahmeschale 61 eingepasst.
Eine Solenoidkammer 63 ist in der Aufnahmeschale 61 definiert.
Ein beweglicher Eisenkern 61 ist in der Solenoidkammer 63 untergebracht,
um sich entlang der Achse des Ventilgehäuses 45 zu bewegen.
Der bewegliche Eisenkern 64 ist wie eine zylindrische Säule ausgebildet.
Der äußere Durchmesser
des beweglichen Eisenkerns 69 ist kleiner als der Durchmesser der
inneren Fläche 63a der
Solenoidkammer 63 (der Aufnahmeschale 61).
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Ein
sich axial erstreckendes Führungsloch 65 ist
in dem mittigen Abschnitt des stationären Eisenkerns 62 ausgebildet.
Der Solenoidstab 40 liegt in dem Führungsloch 65, um
sich in ihm axial zu bewegen. Das untere Ende des Solenoidstabs 40 ist
an dem beweglichen Eisenkern 64 in der Solenoidkammer 63 gesichert.
Daher ist der bewegliche Eisenkern 64 von dem Führungsloch 65 (dem
stationären
Eisenkern 62) durch den Solenoidstab 40 gestützt und bewegt
sich einstückig
mit dem Solenoidstab 40. Das heißt, dass die Verschiebung des
beweglichen Eisenkerns 64 von dem Führungsloch 65 (dem
stationären
Eisenkern 62) durch den Solenoidstab 40 geführt ist.
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Ein
ringförmiger Überstand 62a mit
einer geneigten Fläche
ist an einem Endabschnitt (dem Boden) des stationären Eisenkerns 62 um
die Achse des Ventilgehäuses 45 ausgebildet.
Eine ringförmige Fase 64a ist
an dem oberen Ende des beweglichen Eisenkerns 64 ausgebildet,
um einen Umfangsabschnitt des beweglichen Eisenkerns 64 auszubilden, der
der geneigten Fläche
gegenüberliegt.
Die Form der Fase 64a ist bestimmt, um mit der inneren
Fläche des
ringförmigen Überstandes 62a übereinzustimmen.
Dieser Aufbau erlaubt eine genaue Regelung einer elektromagnetischen
Anziehungskraft, die zwischen dem stationären Eisenkern 62 und
dem beweglichen Eisenkern 64 erzeugt wird, gemäß dem Abstand
zwischen den Kernen 62 und 64. Die elektromagnetische
Kraft wird später
behandelt werden.
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Ein
Druckdurchlass 68 ist in dem stationären Eisenkern 62,
um die Ventilkammer 46 mit der Solenoidkammer 63 zu
verbinden, ausgebildet. Die Solenoidkammer 63 ist dem Abgabedruck
Pd der Druckkammer 46 durch den Druckdurchlass 68 ausgesetzt.
In der Solenoidkammer 63 sind die Räume an den axialen Seiten des
beweglichen Eisenkerns 64 dem Abgabedruck Pd durch den
Zwischenraum zwischen der inneren Fläche 63a der Solenoidkammer 63 und
dem beweglichen Eisenkern 64 ausgesetzt. Obwohl im Detail
nicht behandelt, wird die genaue Regelung der Lage des Solenoidstabs 40 oder
des Öffnungsgrads
des Regelventils CV erlaubt, indem die Solenoidkammer 63 dem
Abgabedruck Pd ausgesetzt wird.
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In
der Solenoidkammer 63 liegt eine Spiralfeder 66 zwischen
dem stationären
Eisenkern 62 und dem beweglichen Eisenkern 64.
Die Feder 66 drängt den
beweglichen Eisenkern 64 nach unten oder weg von dem stationären Eisenkern 62.
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Eine
Spule 67 ist um den stationären Eisenkern 62 an
den beweglichen Eisenkern 64 gewickelt. Die Spule 67 ist
mit einem Antriebsschaltkreis 71 verbunden, und der Antriebsschaltkreis 71 ist
mit einem Regler 70 verbunden. Der Regler 70 ist
mit einem externen Informationsdetektor 72 verbunden. Der
Regler 70 erhält
externe Informationen (den Ein-Aus Zustand der Klimaanlage, die
Temperatur des Fahrgastabteils und eine Solltemperatur) von dem
Detektor 72. Auf der Grundlage der erhaltenen Informationen, weist
der Regler 70 den Antriebsschaltkreis 71 an, ein
Antriebssignal an die Spule 67 zuzuführen. Die Spule 67 erzeugt
zwischen dem stationären
Eisenkern 62 und dem beweglichen Eisenkern 64 eine elektromagnetische
Kraft, deren Größe von dem Wert
des zugeführten
Stroms abhängt.
Der Wert des der Spule 67 zugeführten Stroms wird durch Regeln der
auf die Spule 67 aufgebrachten Spannung geregelt. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
wird die aufgebrachte Spannung durch Impulsbreitenmodulation geregelt.
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Der Öffnungsgrad
des Regelventils CV bestimmt sich aus der Lage des Solenoidstabs 40.
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Wenn
der Spule 67 kein Strom zugeführt wird (relatives Einschaltdauerverhältnis =
0%), ist die nach unten gerichtete Kraft des Balgs 54 und
der Feder 66 beherrschend im Bestimmen der Lage des Solenoidstabs 40.
Als Ergebnis bewegt sich der Solenoidstab 40 zu seiner
untersten Lage, die in der 2 dargestellt
ist, und veranlasst den Ventilkörper 43, den
Kommunikationsdurchlass 47 völlig zu öffnen. Demgemäß wird der
Kurbelkammerdruck Pc maximiert. Daher vergrößert sich die Differenz zwischen dem
Kurbelkammerdruck Pc und dem Druck in den Zylinderbohrungen 1a,
das den Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 und die Fördermenge
des Kompressors minimiert.
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Wenn
der elektrische Strom entsprechend dem minimalen relativen Einschaltdauerverhältnis (relatives
Einschaltdauerverhältnis > 0%) der Spanne der
relativen Einschaltdauerverhältnisse
der Spule 67 zugeführt
wird, übersteigt
die nach oben gerichtete elektromagnetische Kraft die nach unten
gerichtete Kraft des Balgs 54 und der Feder 66 und
der Solenoidstab 40 bewegt sich nach oben. In diesem Zustand
wirkt die Resultierende aus der elektromagnetischen Kraft und aus
der nach unten gerichteten Kraft der Feder 66 gegen die
Resultierende aus den Kräften
des Balgs 54 und der auf der Druckdifferenz zwischen den
Drucküberwachungspunkten
P1, P2 (ΔPd
= PdH – PdL)
basierenden Kraft. Die Lage des Ventilkörpers 43 des Solenoidstabs 40 relativ
zu dem Ventilsitz 53 ist so bestimmt, dass sich nach oben
gerichtete und nach unten gerichtete Kräfte im Gleichgewicht halten.
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Wenn
die Drehzahl des Motors E abnimmt, wird die Durchflussrate in dem
Kältemittelkreislauf
reduziert. Zu diesem Zeitpunkt wird die auf der Druckdifferenz ΔPd basierende
nach unten gerichtete Kraft reduziert und der Solenoidstab 40 (der
Ventilkörper 43)
bewegt sich nach oben, das reduziert die Öffnung des Kommunikationsdurchlasses 47.
Der Kurbelkammerdruck Pc wird dementsprechend reduziert. Dies vergrößert den
Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 und die Fördermenge
des Kompressors. Wenn die Fördermenge
des Kompressors vergrößert wird,
wird die Druckdifferenz ΔPd
vergrößert.
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Wenn
die Drehzahl des Motors E zunimmt, wird die Durchflussrate in dem
Kältemittelkreislauf vergrößert. Zu
diesem Zeitpunkt wird die auf der Druckdifferenz ΔPd basierende
nach unten gerichtete Kraft vergrößert und der Solenoidstab 40 (der
Ventilkörper 43)
bewegt sich nach unten, das vergrößert die Öffnung des Kommunikationsdurchlasses 47.
Der Kurbelkammerdruck Pc wird entsprechend vergrößert. Dies reduziert den Neigungswinkel
der Taumelscheibe 12 und die Fördermenge des Kompressors. Wenn
die Fördermenge
des Kompressors reduziert wird, wird die Durchflussrate in dem Kältemittelkreislauf
reduziert und die Druckdifferenz ΔPd
wird reduziert.
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Wenn
das relative Einschaltdauerverhältnis der
Spule 67 zunimmt, nimmt die nach oben gerichtete elektromagnetische
Kraft zu, bewegt sich der Solenoidstab 40 nach oben und
der Öffnungsgrad
des Kommunikationsdurchlasses 47 wird reduziert. Als Ergebnis
vergrößert sich
die Fördermenge
des Kompressors, die Durchflussrate in dem Kältemittelkreislauf vergrößert sich
und die Druckdifferenz ΔPd
vergrößert sich.
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Wenn
das relative Einschaltdauerverhältnis der
Spule 67 reduziert wird, um die nach oben gerichtete elektromagnetische
Kraft zu reduzieren, bewegt sich der Solenoidstab 40 nach
unten und der Öffnungsgrad
des Kommunikationsdurchlasses 47 wird vergrößert. Als
Ergebnis reduziert sich die Fördermenge
des Kompressors, die Durchflussrate in dem Kältemittelkreislauf reduziert
sich und die Druckdifferenz ΔPd
reduziert sich.
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Wie
oben beschrieben, wird der Sollwert der Druckdifferenz ΔPd durch
das der Spule 67 zugeführte relative
Einschaltdauerverhältnis
bestimmt. Das Regelventil CV bestimmt automatisch die Lage des Solenoidstabs 40 gemäß den Änderungen
der Druckdifferenz ΔPd,
um die Druckdifferenz ΔPd
auf dem Sollwert zu halten. Der Sollwert der Druckdifferenz ΔPd wird durch
das Einstellen des relativen Einschaltdauerverhältnisses an der Spule 67 geändert.
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Das
Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 hat die folgenden Vorteile.
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Die
Druckdifferenz ΔPd,
die eine Referenz für
das Einstellen des Öffnungsgrads
des Regelventils CV ist, verändert
sich mit dem Ändern
des der Spule 67 zugeführten
relativen Einschaltdauerverhältnisses.
Daher kann das Regelventil CV höher empfindliche
Regelungen verglichen mit einem Regelventil ohne elektromagnetischem
Stellglied (Solenoid 60) und mit nur einen einzigen Sollwert
der Druckdifferenz ausführen.
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3 zeigt
ein Regelventil CVH eines Vergleichsbeispiels. Das beispielhafte
Regelventil CVH ist das gleiche wie das Regelventil CV abgesehen von
den folgenden drei Punkten. Erstens, der Druckmessstab 41 ist
an den Solenoidstab 40 fixiert. Zweitens, der Druckdurchlass 68 ist
durch den Zwischenraum zwischen dem Führungsloch 65 und
dem Solenoidstab 40 ersetzt. Zuletzt ist der Durchmesser
der inneren Fläche 63a der
Solenoidkammer 63 im Wesentlichen gleich wie der äußere Durchmesser
des beweglichen Eisenkerns 64, und der bewegliche Eisenkern 64 ist
gleitend durch die innere Fläche 63a gestützt. Das
heißt,
der Druckmessstab 41, der Solenoidstab 40 und
der bewegliche Eisenkern 64 sind gleitend durch das Ventilgehäuse 45 an
den berührenden
Teilen des Druckmessstabs 41 und des Kommunikationsdurchlasses 47 und
an den berührenden Teilen
des beweglichen Eisenkerns 64 und der inneren Fläche 63a der
Solenoidkammer 63 gestützt.
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Wie
oben beschrieben, bilden der Solenoidstab 40, der Druckmessstab 41 und
der bewegliche Eisenkern 64 ein einstückiges Element, das an zwei Stellen
in dem Ventilgehäuse 45 gestützt ist.
Das Verbessern der Bearbeitungsgenauigkeit von einem der gestützten Abschnitte
oder das Entfernen von Geratter verhindert, dass Fehler an dem anderen
gestützten
Abschnitt absorbiert werden. Daher ist der Einbau des einstückigen Elements
in das Ventilgehäuse 45 schwierig.
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Folglich
kann die Bearbeitungsgenauigkeit an den gestützten Abschnitten nicht ausreichend
verbessert werden. Dies versetzt die Achse des stationären Eisenkerns 62 maßgeblich
von der Achse des beweglichen Eisenkerns 64. Demgemäß wird der Raum
zwischen den Kernen 62, 64 an einer Seite reduziert.
In diesem Zustand bewirkt die elektromagnetische Kraft eine radiale
Bewegung des beweglichen Eisenkerns 64, so dass der bereits
reduzierte Raum weiter reduziert wird. Mit anderen Worten wird der bewegliche
Eisenkern 64 in einer zu seiner Achse rechtwinkligen Richtung
bewegt. Dies vergrößert die Reibung
an den gestützten
Abschnitten und erzeugt eine Hysteresis in dem Regelventil CVH.
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Im
Gegenteil zu dem Regelventil CVH ist der Solenoidstab 40 (der
Ventilkörper 43 und
der Druckmessstab 41) des Regelventils CV getrennt von
dem Druckmessstab 41 ausgebildet. Daher kann der Solenoidstab 40 (der
Ventilkörper 43)
relativ zu einander in zu der Achse des Ventilgehäuses 45 rechtwinkligen
Richtungen bewegt werden. Daher wird, selbst wenn die elektromagnetische
Kraft zwischen dem beweglichen Eisenkern 64 und dem stationären Eisenkern 62 den
Solenoidstab 40 in einer zu der Achse des Ventilgehäuses 45 rechtwinkligen
Richtung bewegt, die Bewegung des Solenoidstabs 40 nicht
an den Druckmessstab 41 übertragen. Dies reduziert die
Reibung, die auf dem Druckmessstab 41 wirkt. Als Ergebnis
wird eine Hysteresis in dem Regelventil CV verhindert.
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Der
bewegliche Eisenkern 64 des Regelventils CV bewegt sich
einstückig
mit dem Solenoidstab 40, der entlang dem in dem stationären Eisenkern 62 ausgebildeten
Führungsloch 65 gleitet.
Das heißt, das
einstückige
Element, bestehend aus dem Solenoidstab 40 und dem beweglichen
Eisenkern 64, wird an einer Stelle oder an dem Führungsloch 65 gestützt. Daher
lässt das
Verbessern der Bearbeitungsgenauigkeit des Führungsloches 65 und
des Solenoidstabs 40 nicht den Einbau des einstückigen Teils
in das Gehäuse 45 schwieriger
werden. Als Ergebnis ist die Lage von dem beweglichen Eisenkern 64 exakt bestimmt,
während
die Achse des beweglichen Eisenkerns 64 mit der Achse des
stationären
Eisenkerns 62 fluchtet. Daher wird die seitlich auf den
Solenoidstab 40 aufgebrachte Kraft reduziert. Als Ergebnis
wird eine Hysteresis in dem Regelventil CV weiter reduziert.
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Es
sollte für
einen Fachmann ersichtlich sein, dass die Erfindung in vielen anderen
spezifischen Formen ausgeführt
werden kann, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Insbesondere sollte es selbstverständlich sein, dass die Erfindung
in den folgenden Formen ausgeführt
werden kann.
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4 stellt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung dar. Das zweite Ausführungsbeispiel ist
eine Abweichung des ersten Ausführungsbeispiels.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
liegt der erste Drucküberwachungspunkt
P1 in der Saugdruckzone Ps, die den Verdampfer 33 und die
Saugkammer 21 umfasst. Speziell liegt der erste Drucküberwachungspunkt
P1 in dem stromabwärtigen
Rohr 35. Der zweite Drucküberwachungspunkt P2 liegt ebenfalls
in der Saugdruckzone Ps und ist stromabwärts des ersten Drucküberwachungspunkts
P1. Speziell liegt der zweite Drucküberwachungspunkt P2 in der
Saugkammer 21.
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Der
erste Drucküberwachungspunkt
P1 kann in der Abgabedruckzone Pd liegen, die die Abgabekammer 22 und
den Kondensator 31 umfasst, und der zweite Drucküberwachungspunkt
P2 kann in der Saugdruckzone Ps liegen, die den Verdampfer 33 und
die Saugkammer 21 umfasst.
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Der
erste Drucküberwachungspunkt
P1 kann in der Abgabedruckzone Pd liegen, die die Abgabekammer 22 und
den Kondensator 31 umfasst, und der zweite Drucküberwachungspunkt
P2 kann in der Kurbelkammer 5 liegen.
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In
der in der 2 dargestellten Druckmesskammer 48 kann
der Innenraum des Balgs 54 wie die zweite Druckkammer 56 funktionieren,
und der Raum außerhalb
des Balgs 54 kann wie die erste Druckkammer 55 funktionieren.
In diesem Fall liegt der erste Drucküberwachungspunkt P1 in der
Kurbelkammer 5 und der zweite Drucküberwachungspunkt P2 liegt in
der Saugdruckzone Ps, die den Verdampfer 33 und die Saugkammer 21 umfasst.
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Die
Stellen der Drucküberwachungspunkte P1
und P2 sind nicht auf den Hauptkreislauf des Kältemittelkreislaufs begrenzt,
der den Verdampfer 33, die Saugkammer 21, die
Zylinderbohrungen 1a, die Abgabekammer 22 und
den Kondensator 31 umfasst. Das heißt, dass die Drucküberwachungspunkte
P1 und P2 nicht in einer Zone hohen Drucks oder einer Zone niederen
Drucks des Kältemittelkreislaufs sein
müssen.
Zum Beispiel können
die Drucküberwachungspunkte
P1, P2 in der Kurbelkammer 5 liegen, die eine Zwischendruckzone
des Kältemitteldurchlasses
zum Regeln der Fördermenge
des Kompressors ist. Der Fördermengenregeldurchlass
ist ein Unterkreislauf des Kältemittelkreislaufs
und umfasst den Zufuhrdurchlass 28, die Kurbelkammer 5 und den
Entlüftungsdurchlass 27.
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Bei
dem in der 2 dargestellten Regelventil
CV kann die Ventilkammer 46 mit der Kurbelkammer 5 durch
einen stromabwärtigen
Bereich des Zufuhrdurchlasses 28 verbunden sein, und der
Kommunikationsdurchlass 47 kann mit der Abgabekammer 22 durch
einen stromaufwärtigen
Bereich des Zufuhrdurchlasses 28 verbunden sein. In diesem
Fall wird die Druckdifferenz zwischen der zweiten Druckkammer 56 und
dem Kommunikationsdurchlass 47, der an die zweite Druckkammer 56 angrenzt,
reduziert. Dies verhindert das Auslaufen des Kältemittels zwischen dem Zufuhrdurchlass 47 und
der zweiten Druckkammer 56 und dadurch lässt sich
die Fördermenge
des Kompressors exakt regeln.
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Das
Regelventil CV kann als ein Entlüftungsregelventil
zum Regeln des Kurbelkammerdrucks Pc unter Regelung der Öffnung des
Entlüftungsdurchlasses 27 verwendet
werden.
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Die
Erfindung kann in einem Kompressor taumelnder Bauart mit variabler
Fördemenge
ausgeführt
werden.
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Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 kann
die Taumelscheibe 12 mit einem Fluiddruckstellglied gekoppelt
sein. In diesem Fall sind der Hochdruckbereich des Entlüftungsdurchlasses 27 und
der Niederdruckbereich des Zufuhrdurchlasses 28 mit einer
Druckkammer des Stellglieds verbunden. Das Regelventil CV regelt
den Druck in der Druckkammer des Stellglieds, wodurch der Neigungswinkel
der Taumelscheibe 12 geändert wird.
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Daher
sind die Beispiele und Ausführungsbeispiele
als erläuternd
und nicht restriktiv zu betrachten und die Erfindung ist nicht auf
die angegebenen Details begrenzt, kann aber innerhalb des Schutzbereiches
der angefügten
Ansprüche
abgewandelt werden.