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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf in einem veränderbaren
Verstellkompressor eingesetzte Verstellsteuerventile, um die Kompressorverstellung
zu steuern. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Steuerventile
zum Steuern der Menge eines Kältegases,
das aus einer Abgabedruckzone eines veränderbaren Verstellkompressors
in eine Steuerkammer fließt.
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Ein veränderbarer Verstellkompressor
weist normalerweise ein Gehäuse
auf, das eine Steuerkammer und eine drehbare Antriebswelle aufnimmt. Zylinderbohrungen
erstrecken sich durch einen Zylinderblock, der einen Teil des Gehäuses bildet.
Ein Kolben ist in jeder Zylinderbohrung gehalten. Eine Taumelscheibe
ist auf der Antriebswelle in der Steuerkammer gelagert. Der Taumelscheibe
ist es möglich, sich
mit Bezug auf die Antriebswelle zu neigen, während sie zusammen mit der
Antriebswelle dreht. Jeder Kolben ist mit der Taumelscheibe gekoppelt.
Die Drehung der Taumelscheibe bewegt jeden Kolben hin und her. Dies
zieht Kältegas
aus einer Ansaugkammer in die entsprechende Zylinderbohrung, verdichtet
das Kältegas
und gibt dann das verdichtete Kältegas
in eine Abgabekammer ab. Die Neigung der Taumelscheibe ist entsprechend
dem Unterschied zwischen dem Druck der Zylinderbohrungen und dem
Druck der Steuerkammer geändert.
Die Neigung der Taumelscheibe ist kleiner wenn der Druckunterschied
größer ist.
Es ist nämlich
so, dass die Neigung der Taumelscheibe sich verringert, wenn der Druck
der Zylinderbohrungen relativ zu dem Druck der Steuerkammer kleiner
wird. Eine Verringerung in der Neigung der Taumelscheibe verkürzt den
Hub der Kolben und verringert die Verstellung des Kompressors.
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Ein typischer veränderbarer Verstellkompressor
enthält,
wie zum Beispiel in der Schrift DE-A-19713414 offenbart, ein Steuerventil
zum Steuern der Menge des zwischen der Steuerkammer und der Abgabekammer
fließenden
Kältegases.
Zum Beispiel ist ein Steuerventil 1 eingesetzt, das in 6 gezeigt ist, die Menge
des Kältegases
zu steuern, das aus der Abgabekammer in die Steuerkammer fließt. Ein
Druckfühlelement
oder Diaphragma 2 ist in der Steuerkammer 1 aufgenommen.
Eine Umgebungsdruckkammer 8 ist auf einer Seite des Diaphragmas 2 definiert
und eine Ansaugdruckkammer 9 ist auf der anderen Seite
des Diaphragmas 2 definiert. Der Druck der Ansaugkammer
(Ansaugdruck) ist mit der Ansaugdruckkammer 9 verbunden.
Eine Feder 3 ist in der Umgebungsdruckkammer 8 angeordnet.
Das Steuerventil 1 enthält
außerdem
ein Ventilloch 5 und ein Solenoid 6. Der geöffnete Bereich des
Ventilloches 5 ist mittels eines Ventilkörpers 4 angepasst,
der mit dem Diaphragma 2 verbunden ist. Das Diaphragma 2 zwingt
den Ventilkörper 4 in
eine Richtung, wobei das Ventilloch 5 geöffnet wird.
Eine weitere Feder 10 zwingt den Ventilkörper 4 in
eine Richtung, wobei das Ventilloch 5 geschlossen wird. Das
Solenoid 6 zwingt den Ventilkörper 4 ebenfalls mittels
einer Stange 7, wenn es ausgelöst ist, in die Richtung, wobei
das Ventilloch 5 mit einer Kraft entsprechend dem zum Solenoid
zugeführten
Strom geschlossen wird.
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Der geöffnete Bereich des Ventilloches 5 ist bestimmt
durch die Position des Ventilkörpers 4 mit Bezug
auf das Ventilloch 5. Die Position des Ventilkörpers 4 ist
bestimmt durch das Gleichgewicht zwischen der Kraft, die den Ventilkörper 4 von
dem Ventilloch 5 weg zwingt, oder in eine Öffnungsrichtung, und
der Kraft, die den Ventilkörper 4 zu
dem Ventilloch 5 zwingt, oder in eine Schließrichtung.
Die den Ventilkörper 4 in
die Öffnungsrichtung
zwingende Kraft wird durch den Unterschied zwischen der auf einer
Seite des Diaphragmas 2 angewendeten Kraft durch den Druck
in der atmosphärischen
Druckkammer 8 und die Kraft der Feder 3 hergestellt,
und durch die auf die andere Seite des Diaphragmas 2 angewendete
Kraft durch den Ansaugdruck in der Ansaugdruckkammer 9.
Die den Ventilkörper 4 in
die Schließrichtung
zwingende Kraft durch die Summe der Kraft des Solenoides 6 und
die Kraft der Feder 10 hergestellt wird.
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Wenn der zu dem Solenoid 6 zugeführte Strom
bei einem konstanten Wert gehalten wird, nämlich wenn die Kraft des Solenoides 6 konstant
ist, bewegt sich der Ventilkörper 4 in Übereinstimmung mit
der Schwankung des Ansaugdrucks. Genauer verringert ein Ansteigen
des Ansaugdrucks den Öffnungsbereich
des Ventillochs 5 und verringert die Menge des Kältegases,
das aus der Abgabekammer in die Steuerkammer geschickt wird. Dies
verringert den Druck der Steuerkammer, verringert den Unterschied
zwischen dem Druck in der Steuerkammer und dem Druck in der Steuerkammer
und dem Druck in den Zylinderbohrungen, und steigert die Neigung der
Taumelscheibe. Als Ergebnis steigt die Verstellung des Kompressors,
was allmählich
den Ansaugdruck verringert. Andererseits erhöht eine Verringerung des Ansaugdrucks
den geöffneten
Bereich des Ventillochs 5. Dies verringert die Verstellung
des Kompressors, was allmählich
den Ansaugdruck erhöht.
Dementsprechend funktioniert das Steuerventil 1, um den
Ansaugdruck in einem konstanten Zustand beizubehalten.
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Das Steuerventil 1 passt
ebenfalls den Sollwert des Ansaugdrucks in Übereinstimmung mit dem Wert
des zu dem Solenoid 6 zugeführten Stroms an. Wenn zum Beispiel
die Kraft des Solenoides 6 ansteigt, wenn der Wert des
durch das Solenoid 6 fließenden Stroms ansteigt, erhöht sich
die Kraft, die den Ventilkörper 4 in
die Schließrichtung
zwingt. Dementsprechend verringert sich der Öffnungsbereich des Ventilloches 5 und
verringert den Druck der Steuerkammer. Dies verringert allmählich den
Ansaugdruck. Mit anderen Worten erhält das Steuerventil 1 den
Ansaugdruck bei einem niedrigen Wert, oder verringert den Sollwert,
wenn der Wert des zu dem Solenoid 6 zugeführten Stroms
steigt. Dementsprechend funktioniert das Steuerventil 1 dem Sollansaugdruck
entsprechend den Wert des dem Solenoid 6 zugeführten Stroms
zu ändern.
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Der Kraft des Solenoides 6 muss
es gestattet sein, innerhalb eines Bereiches zu wechseln, der dem
Schwankungsbereich des Ansaugdrucks in der Ansaugdruckkammer 9 entspricht.
Mit anderen Worten, der Wertbereich des dem Solenoid zugeführten Stroms
muss im Wesentlichen proportional zum Schwankungsbereich des Ansaugdrucks
sein. Die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 8-110104 beschreibt einen Kompressor, der Karbondioxid (CO2) als Kältemittel
einsetzt. In solch einem Kompressor ist der Druck des Kältemittels 10 mal
so hoch oder noch höher
als der eines Chlorfluorkarbon als Kältemittel einsetzenden Kompressors.
Auf diese Weise ist der Schwankungsbereich des Ansaugdruckes viel
größer als
bei einem CO2 einsetzenden Kompressor. Dementsprechend
muss das Solenoid 6 innerhalb eines breiten Stromänderungsbereiches ausgelöst werden,
um den breiten Schwankungsbereich des Ansaugdrucks zu entsprechen.
Um solch einen weiten Stromänderungsbereich
zu tolerieren, muss ein großes
Steuerventil 1 eingesetzt sein. Jedoch vergrößert dies
die Größe und das
Gewicht des Kompressors.
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Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
Nr. 6-341378 beschreibt einen veränderbaren Verstellkompressor,
der ein elektromagnetisches Steuerventil einsetzt, das den Unterschied
zwischen dem Druck der Steuerkammer und dem Druck der Ansaugkammer
auf einen frei wählbaren
konstanten Wert anpasst. Dieses Steuerventil weist zwei Druckkammern
auf, die voneinander durch ein Druckfühlelement getrennt sind. Der
Druck der Steuerkammer ist mit einer Kammer verbunden, während der
Druck der Ansaugkammer mit der anderen Kammer verbunden ist. Das
Druckfühlelement
bewegt den Ventilkörper
entsprechend den Schwankungen des Drucks in der Steuerkammer und
des Drucks in der Ansaugkammer. Dies erhält einen konstanten Unterschied zwischen
dem Druck der Steuerkammer und dem Druck der Ansaugkammer. Darüber hinaus
ist der Solldruckunterschied entsprechend dem Wert des zu dem elektromagnetischen
Solenoid zugeführten Stroms
verändert,
das in dem Steuerventil angeordnet ist.
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Dieses Steuerventil benötigt nur
den Wert des dem Solenoid zugeführten
Stroms innerhalb eines Bereiches zu ändern, der dem Schwankungsbereich
des Druckunterschiedes entspricht. Der Schwankungsbereich des Druckunterschiedes
ist viel enger als der Schwankungsbereich des Ansaugdrucks. Dies
ermöglicht
dem Bereich des zu dem Solenoid zugeführten Stroms viel enger zu
sein, als der des in 6 dargestellten
Steuerventils. Auf diese Weise kann ein kleineres Steuerventil eingesetzt werden.
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Jedoch öffnet bei diesem Steuerventil
ein Ansteigen des Drucks der Ansaugkammer oder ein Ansteigen in
der thermischen Ladung (Kälteladung) das
Ventil weiter. Dies erhöht
die Menge des Kältegases,
das aus der Abgabekammer in die Steuerkammer fließt. Deswegen
steigt der Druck in der Steuerkammer in Übereinstimmung mit dem Anstieg
des Drucks in der Ansaugkammer. Auf diese Weise tritt ein Anstieg
in der Verstellung des Kompressors nicht auf, wenn der Druck in
der Ansaugkammer ansteigt. Das Steuerventil behält ungefähr die selbe Verstellung, wenn
die thermische Ladung ansteigt. Deswegen steuert das Steuerventil
die Verstellung nicht durch den direkten Einsatz des Ansaugdruckes,
der die thermische Ladung reflektiert. Um die Verstellung entsprechend
dem Ansaugdruck zu steuern, kann ein Fühler eingesetzt werden, um
den Ansaugdruck zu ermitteln und ein entsprechendes elektrisches
Signal abzugeben. In diesem Fall wird das Signal zu einem Steuerelement
gesendet, das den zu dem Solenoid zugeführten elektrischen Strom, aufgrund
des Ansaugdrucks steuert. Jedoch ist solch eine Konstruktion kompliziert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ein Steuerventil bereitzustellen, das kompakt ist und
eine Verstellsteuerung ermöglicht, selbst
wenn Karbondioxid (CO2) als Kältemittel
verwendet wird.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt
die vorliegende Erfindung ein Steuerventil zum Steuern der Verstellung
eines veränderlichen
Verstellkompressors bereit. Der Kompressor enthält eine Ansaugdruckzone, deren
Druck einem Ansaugdruck entspricht, eine Abgabedruckzone, eine Steuerkammer deren
Druck einem Steuerdruck entspricht, und einen Druckdurchtritt, durch
den das Kältemittel
von der Abgabedruckzone zu der Steuerkammer gesendet wird. Das Steuerventil
passt die Menge des Kältemittels,
das von der Abgabedruckzone zu der Steuerkammer gesendet wird an,
um die Kompressorverstellung zu steuern. Der Steuerdruck wird erhöht und die
Kompressorverstellung wird verringert, wenn die Menge des von der
Abgabedruckzone zu der Steuerkammer gesendeten Kältemittels ansteigt. Der Steuerdruck
wird verringert und die Kompressorverstellung wird erhöht, wenn
die Menge des von der Abgabedruckzone zu der Steuerkammer gesendeten
Kältemittels
sinkt. Das Steuerventil besteht aus einem Ventilkörper zum
Anpassen des Öffnungsbereichs des
Druckdurchtritts. Eine elektrische Antriebseinrichtung zwingt den
Ventilkörper
mit einer dem Wert des zu der elektrischen Antriebseinrichtung zugeführten elektrischen
Stroms entsprechenden Kraft in eine erste Richtung. Das Steuerventil
enthält
außerdem
eine erste Druckkammer, die mit dem Steuerdruck der Steuerkammer
verbunden ist, eine zweite Druckkammer, die mit dem Ansaugdruck
der Ansaugdruckzone verbunden ist, und ein Druckfühlelement,
das die erste Druckkammer und die zweite Druckkammer voneinander
trennt. Der Unterschied zwischen dem Druck der ersten Druckkammer
und dem Druck der zweiten Druckkammer erzeugt eine Kraft, die verursacht,
dass das Druckfühlelement
den Ventilkörper
in eine zweite Richtung zwingt, die der ersten Richtung entgegengesetzt
ist. Ein Sollwert des Druckunterschiedes zwischen der ersten und
der zweiten Druckkammer wird durch die Zwangskraft der elektrischen
Antriebseinrichtung bestimmt. Das Druckfühlelement bewegt den Ventilkörper, um
den geöffneten
Bereich des Druckdurchtrittes zu verringern und den Druckunterschied
zu dem Sollwert zurückzubringen,
wenn der mit der zweiten Druckkammer verbundene Ansaugdruck ansteigt.
Das Druckfühlelement
bewegt den Ventilkörper
um den Öffnungsbereich
des Druckdurchtritts zu erhöhen
und den Druckunterschied zu dem Sollwert zurückzubringen, wenn der mit der
zweiten Druckkammer verbundene Ansaugdruck sinkt.
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Andere Gesichtpunkte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
offensichtlicher werden, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
genommen, die die Grundsätze
der Erfindung auf dem Weg des Beispieles darstellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, von
denen angenommen wird, dass sie neu sind, werden genau in den angehängten Ansprüchen fortgesetzt.
Die Erfindung zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen mag am besten
verstanden werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung der derzeitig
bevorzugten Ausführungsformen,
zusammen mit den begleitenden Zeichnungen, wobei:
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1 ist
eine Querschnittsansicht und zeigt einen Kompressor gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 aus 1;
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3 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie 3-3 aus 1;
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4(a) ist
eine vergrößerte Querschnittansicht
und zeigt das Verstellsteuerventil aus 1 in einem offenen Zustand;
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4(b) ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
und zeigt das Verstellsteuerventil aus 1 in einem geschlossenen Zustand;
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5(a) ist
ein Diagramm und zeigt das Verhältnis
der Kompressorverstellung relativ zu dem Ansaugdruck und dem Steuerdruck;
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5(b) ist
ein Diagramm und zeigt das Verhältnis
des Solenoidstromes relativ zu dem Ansaugdruck und dem Steuerdruck;
und
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6 ist
eine Querschnittsansicht und zeigt ein Verstellsteuerventil gemäß dem Stand
der Technik.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Ein Verstellsteuerventil gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nun mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt
ist ein Vordergehäuse 12 und
ein Rückgehäuse 13 an
einem Zylinderblock 13 befestigt. Der Zylinderblock 11 und
das Vordergehäuse 12 lagern
mittels Radiallagern 15, 16 drehbar eine Antriebswelle 14.
Die Antriebswelle 14 wird durch einen Antriebsmotor angetrieben.
Eine Steuerkammer 121 ist in dem Vordergehäuse 12 vor
dem Zylinderblock 11 definiert.
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Ein scheibenartiger Rotor 17 ist
an der Antriebswelle 14 in der Steuerkammer 121 befestigt. Wie
in 1 und 2 gezeigt, erstreckt sich ein Stützarm 171 mit
einem Paar Führungsbohrungen 172 aus
dem Umfangsabschnitt des Rotors 17. Eine Taumelscheibe 18 ist
auf der Antriebswelle 14 in der Steuerkammer 121 gelagert.
Die Taumelscheibe 18 kann sich mit Bezug auf die Antriebswelle 14 neigen und
entlang gleiten. Ein Paar Führungsarme 181 sind an
der Taumelscheibe 18 angebracht. Ein Führungsbolzen 19 ist
an dem fernen Ende jedes Führungsarms
181 gesichert.
Jeder Führungsbolzen 19 ist
mit der zugeordneten Führungsbohrung 172 in
Eingriff. Das Eingreifen zwischen den Führungsbohrungen 172 und
dem entsprechenden Führungsbolzen 19 führt die
Neigung der Taumelscheibe 18 und dreht die Taumelscheibe 18 zusammen
mit der Antriebswelle 14.
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Zylinderbohrungen 111 erstrecken
sich durch den Zylinderblock 11. Jede Zylinderbohrung 111 nimmt
einen Kolben 20 auf. Jeder Kolben 20 definiert
eine Verdichtungskammer 112 in der entsprechenden Zylinderbohrung 111.
Der Kolben 20 ist mit einem Paar Schuhe 21 zu
der Taumelscheibe 18 gekuppelt. Die Drehung der Taumelscheibe 18 wird durch
die Schuhe 21 in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 20 in
der Zylinderbohrung 111 umgewandelt. Wie in 1 und 3 gezeigt, sind eine Ansaugdruckzone
oder Ansaugkammer 121 und eine Abgabedruckzone oder Ansaugkammer 132 in
dem Rückgehäuse 13 definiert.
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Eine Teilscheibe 22 und
ein Paar Ventilscheiben 23, 24 sind zwischen dem
Zylinderblock 11 und dem Rückgehäuse 13 angeordnet.
Eine Ansaugöffnung 221 und
eine Abgabeöffnung 222 sind
für jede Zylinderbohrung 111 auf
der Teilscheibe 22 vorgesehen. Eine Ansaugklappe 231 ist
für jede
Ansaugöffnung 221 auf
der Ventilscheibe 23 vorgesehen, um die Ansaugöffnung 221 zu öffnen und
schließen.
Eine Abgabeklappe 241 ist für jede Abgabeöffnung 222 auf
der Ventilscheibe 24 vorgesehen, um die Abgabeöffnung 222 zu öffnen und
zu schließen.
Ein Zurückhalter 37 beschränkt den Öffnungsgrad
der Abgabeklappe 241. Wenn jeder Kolben 20 sich
von seiner oberen Totpunktposition zu seiner unteren Totpunktposition
bewegt, wird Kältegas
in die entsprechende Ansaugöffnung 221 der
Ansaugkammer 121 gezogen, und öffnet dabei die Ansaugklappe 231,
um in die entsprechende Verdichtungskammer 112 einzudringen.
Wenn der Kolben 20 sich von der unteren Totpunktposition
zu der oberen Totpunktposition bewegt, öffnet das in der Verdichtungskammer 112 verdichtete
Kältegas
die entsprechende Abgabeklappe 241 und fließt durch
die entsprechende Abgabeöffnung 222 in
die Abgabekammer 131.
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Die Neigung der Taumelscheibe 18 verändert sich
entsprechend dem Unterschied zwischen dem Druck der Steuerkammer 121 und
dem Druck der Verdichtungskammer 112. Genauer bestimmt
der Unterschied zwischen dem Druck der Steuerkammer 121 (Kontrolldruck
Pc) und dem Druck der Ansaugkammer 131 (Ansaugdruck Ps),
oder der Druckunterschied Pc – Ps,
die Neigung der Taumelscheibe 18. Bei diesem Kompressor
wird der Steuerdruck Pc bei einem Wert gehalten, der höher ist
als der Ansaugdruck Ps (Pc > Ps).
Ein Ansteigen des Druckunterschiedes Pc – Ps verringert die Neigung
zur Taumelscheibe 18. Dies verkürzt den Hub jedes Kolbens 20 und
verringert die Verstellung des Kompressors. Andererseits erhöht eine
Verringerung des Druckunterschiedes Pc – Ps die Neigung der Taumelscheibe 18. Dies
verlängert
den Hub jedes Kolbens 20 und erhöht die Verstellung.
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Wie in 1 gezeigt,
ist ein Verstellungssteuerventil 25 in dem Rückgehäuse 13 angeordnet, um
den Fluss des Kältegases
von der Abgabekammer 132 zu der Steuerkammer 121 zu
steuern. Das Kältegase
in der Steuerkammer 121 fließt durch einen Druckentlastungsdurchtritt 113,
der eine Drossel aufweist, und betritt dann die Ansaugkammer 131. Der
Druck in der Steuerkammer 121 wird durch zwei Faktoren
bestimmt. Der erste Faktor ist die Fließrate des Kältegases, das aus der Steuerkammer 121 durch
den Entlastungsdurchtritt 113 in die Ansaugkammer 131 gesendet
wird. Der zweite Faktor ist die Fließrate des Kältegases, das aus der Abgabekammer 132 über das
Steuerventil 25 in die Steuerkammer 121 gesendet
wird.
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Wie in 4(a) und 4(b) gezeigt, weist das Verstellungssteuerventil 25 ein
Solenoid 26, das als elektrische Antriebseinrichtung dient,
und einen Ventilmechanismus 27 auf. Das Solenoid 26 besteht
aus einer Spiralfeder 261, einem befestigten Stahlkern 262,
einem beweglichen Stahlkern 263 und einer Antriebsstange 264,
die an dem beweglichen Kern 263 gesichert ist. Der Ventilmechanismus 27 besteht
aus einem Gehäuse 28,
einer in dem Gehäuse 28 aufgenommenen
Ventilkammer 281, einem in der Ventilkammer 281 aufgenommenen
Ventilkörper 29,
einem in dem Gehäuse 28 aufgenommenen
Druckabteil 30, einem in dem Druckabteil 30 aufgenommenen Druckfühlelement
oder Diaphragma 31, einer an dem Diaphragma 31 angebrachten Übertragungsstange 311,
und einer Feder 32. Das Diaphragma 31 teilt das Druckabteil 30 in
eine erste Druckkammer 301 und eine zweite Druckkammer 302.
Die Feder 32 ist in der ersten Druckkammer 301 angeordnet.
Ein Ventilloch 282 erstreckt sich zwischen der Ventilkammer 281 und
einer in dem Gehäuse 28 definierten
Gasfließkammer 287.
Die Übertragungsstange 311 erstreckt sich
durch das Ventilloch 282 und die Gasfließkammer 287,
um den Ventilkörper 29 mit
dem Diaphragma 31 zu verbinden. Die Antriebsstange 264 erstreckt
sich durch den befestigten Kern 262, um mit dem Ventilkörper 29 in
Kontakt zu sein.
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Wenn die Spiralfeder 261 mit
elektrischem Strom versorgt wird, wird eine elektromagnetische Anziehungskraft
zwischen dem beweglichen Kern 263 und dem festen Kern 262 erzeugt.
Auf diese Weise zwingt die an dem beweglichen Kern 263 gesicherte
Antriebsstange 264 den Ventilkörper 29 in eine das
Ventilloch 282 schließende
Richtung. Die Feder 32 zwingt den Ventilkörper 29 durch
das Diaphragma 31 und die Übertragungsstange 311 in
eine das Ventilloch 282 öffnende Richtung.
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Das Gehäuse 28 besteht aus
einer ersten Öffnung 283,
einer zweiten Öffnung 284,
einer dritten Öffnung 285,
und einer vierten Öffnung 286.
Die erste Öffnung 283 ist
mit einem ersten Durchtritt 33 verbunden, der sich durch
das Rückgehäuse 13 erstreckt.
Die zweite Öffnung 284 ist
mit einem zweiten Durchtritt 334 verbunden, der sich durch
das Rückgehäuse 13 und
den Zylinderblock 11 erstreckt. Die dritte Öffnung 285 ist
mit einem dritten Durchtritt 35 verbunden, der sich durch
das Rückgehäuse 13 und
den Zylinderblock 11 erstreckt. Die vierte Öffnung 286 ist mit
einem vierten Durchtritt 36 verbunden, der sich durch das
Rückgehäuse 13 erstreckt.
Auf diese Weise ist die Ventilkammer 281 mit der Abgabekammer 132 durch
die erste Öffnung 283 und
den ersten Durchtritt 33 verbunden. Das Ventilloch 282 ist
mit der Steuerkammer 121 durch die Gasfließkammer 287,
die zweite Öffnung 284 und
den zweiten Durchtritt 34 verbunden. 4(a) zeigt das Ventilloch 282 in
einem offenen Zustand. Bei diesem Zustand ist das Hochdruckkältegas in
der Abgabekammer 132 durch einen Druckdurchtritt zu der
Steuerkammer 121 gesendet, der durch den ersten Durchtritt 33,
die erste Öffnung 283,
die Ventilkammer 281, das Ventilloch 282, die
Gasfließkammer 287,
die zweite Öffnung 284,
den zweiten Durchtritt 34 gebildet ist. 4(b) zeigt das Ventilloch 282 in
einem Zustand, bei dem es durch den Ventilkörper 29 geschlossen ist.
Bei diesem Zustand ist der Fluss von Kältegas von der Abgabekammer 132 zu
der Steuerkammer 121 gestoppt. Die erste Druckkammer 301 ist
mit der Steuerkammer 121 durch die dritte Öffnung 285 und den
dritten Durchtritt 35 verbunden. Die zweite Druckkammer 302 ist
mit der Ansaugkammer 131 durch die vierte Öffnung 286 und
den vierten Durchtritt 36 verbunden. Dementsprechend ist
der Steuerdruck Pc der Steuerkammer 121 mit der ersten Druckkammer 301 verbunden,
und der Ansaugdruck Ps der Ansaugkammer 131 ist mit der
zweiten Druckkammer 302 verbunden.
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Der mit der ersten Druckkammer 301 verbundene
Steuerdruck Pc erzeugt die Kraft P1, die auf die entsprechende Seite
des Diaphragmas 31 angewendet ist. Die Feder 32 erzeugt
die Kraft F, die ebenfalls auf die gleiche Seite des Diaphragmas 31 angewendet
ist. Der mit der zweiten Druckkammer 302 verbundene Ansaugdruck
Ps erzeugt die Kraft P2, die auf die andere Seite des Diaphragmas 31 angewendet
ist. Die Summe der Kräfte
P1 und F (P1 + F) gleicht die Kraft P2 aus. Der Unterschied zwischen den
auf die gegenüberliegenden
Seiten des Diaphragmas angewendeten Kräfte {(P1 + F) – P2} ist so,
dass der Ventilkörper 29 in
eine das Ventilloch 282 öffnende Richtung gezwungen
ist. Während
der Auslösung
des Solenoids 26 gleicht die Zwangskraft des Solenoids 26 die
aus den Kraftunterschieden {(P1 + F) – P2} herrührende Kraft aus. Wie in 1 gezeigt, ist der dem Solenoid 26 zugeführte Strom ausgehend
von Daten durch ein Steuerelement 38 gesteuert, die von
verschiedenen Vorrichtungen gesendet werden, wie zum Beispiel einem
Umgebungstemperaturfühler 39,
einem Geschwindigkeitsfühler 40 zum
Ermitteln der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 14,
und einem Temperaturanpasser 41, der eingesetzt ist, die
Solltemperatur des Fahrzeuginnenraumes einzustellen.
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Die Größe des Ventilloches 282 und
die Fließrate
des von der Abgabekammer 132 zu der Steuerkammer 121 gesendeten
Kältegases
wird durch die Stellung des Ventilkörpers 29 mit Bezug
auf das Ventilloch 282 bestimmt. Die Stellung des Ventilkörpers 29 wird
durch das Gleichgewicht zwischen der aus dem Kraftunterschied {(P1
+ F) – P2}
herrührenden
Kraft und der Kraft des Solenoids 26 bestimmt.
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Wenn das Solenoid 26 mit
einem konstanten Stromwert ausgelöst ist, nämlich wenn die Kraft des Solenoids 26 konstant
ist, bewegt sich der Ventilkörper 29 entsprechend
den Schwankungen des Kraftunterschiedes {(P1 + F) – P2}, die
das Diaphragma 31 beeinflussen, den Kraftunterschied {(P1
+ F) – P2} zu
einem vorbestimmten Wert zu regulieren. Zum Beispiel verringert
ein Anwachsen des Ansaugdrucks Ps den Kraftunterschied {(P1 + F) – P2}. Dies schwächt die
Kraft, die das Ventilloch 282 öffnet, und verringert den Öffnungsbereich
des Ventillochs 282. Als Ergebnis wird die Menge des von
der Abgabekammer 132 zu der Steuerkammer 121 gesendeten Kältegases
verringert. Dies erniedrigt den Steuerdruck Pc der Steuerkammer 121 und
auf diese Weise verringert sich der Unterschied zwischen dem Steuerdruck
Pc und dem Druck der Verdichtungskammern 112. Als Ergebnis
wächst
die Neigung der Taumelscheibe 18 an, und verursacht ein
Ansteigen der Verstellung des Kompressors und ein allmähliches Verringern
des Ansaugdrucks Ps. Dies bringt den Kraftunterschied {(P1 + F) – P2} des
Diaphragmas 31 zurück
auf den Wert, der vor dem Anstieg des Ansaugdrucks Ps bestand. Deswegen
sucht der Kraftunterschied einen vorbestimmten Wert für eine gegebenen
Solenoidkraft.
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Wenn die Kraft des Solenoids 26 konstant
ist und der Ansaugdruck Ps sich verringert, steigt der Kraftunterschied
{(P1 + F) – P2}
an. Dies erhöht
die Kraft, die das Ventilloch 282 öffnet und erhöht den geöffneten
Bereich des Ventillochs 282. Deswegen steigt die Menge
des Kältegases,
das aus der Abgabekammer 132 in die Steuerkammer 121 gesendet wird
an und erhöht
den Steuerdruck Pc der Steuerkammer 121. Folglich verringert
sich die Neigung der Taumelscheibe 18, was die Verstellung
des Kompressors so reduziert, dass der Ansaugdruck Ps allmählich ansteigt.
Dies bringt den Kraftunterschied {(P1 + F) – P2} des Diaphragmas 31 auf
den Wert, der bestand bevor der Ansaugdruck Ps verringert wurde.
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Dementsprechend wirkt das Steuerventil 25 um
den Kraftunterschied {(P1 + F) – P2}
des Diaphragmas 31 bei einem vorbestimmten Wert zu halten.
Mit anderen Worten wirkt das Steuerventil 25 um den Unterschied
zwischen dem Steuerdruck Pc und dem Ansaugdruck Ps, oder den Druckunterschied
Pc – Ps
bei einem vorbestimmten konstanten Wert zu erhalten.
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Das Steuerventil 25 ändert den
vorbestimmten Wert des Druckunterschiedes Pc – Ps oder den Wert des Solldruckunterschiedes,
entsprechend dem Wert des zu dem Solenoid 26 zugeführten Stroms. Zum
Beispiel verstärkt
ein Ansteigen des Wertes des dem Solenoid 26 zugeführten Stroms
die Kraft des Solenoids 26, das den Ventilkörper 29 in
die Schließrichtung
zwingt. Dies verringert im Öffnungsbereich des
Ventillochs 282 und verringert den Steuerdruck Pc der Steuerkammer 121.
Als Ergebnis steigt die Kompressorverstellung an und der Ansaugdruck
Ps verringert sich allmählich.
Dies verringert folglich den Unterschied zwischen dem Steuerdruck
Pc und dem Ansaugdruck Ps (das heißt, Pc – Ps). Auf diese Weise erhält das Steuerventil 25 einen
kleineren Druckunterschied (Pc – Ps),
wenn der Wert des zu dem Solenoid 26 zugeführten Stroms
steigt. Dementsprechend wirkt das Steuerventil 25 um den
Solldruckunterschied entsprechend dem Wert des dem Solenoid 26 zugeführten Stroms
zu ändern.
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In dem Diagramm aus 5(a) stellt die mit S bezeichnete Linie
das Verhältnis
zwischen dem Ansaugdruck Ps und der Kompressorverstellung dar, und
die mit D bezeichnete Linie stellt das Verhältnis zwischen dem Steuerdruck
Pc und der Kompressorverstellung dar. Das Diagramm aus 5(b) zeigt das Verhältnis zwischen
dem Druckunterschied Pc – Ps
und den Wert des zu dem Solenoid 26 zugeführten Stroms.
Der mit der ersten Steuerkammer 301 verbunden Steuerdruck
Pc gleicht den mit der zweiten Steuerkammer 302 verbundenen
Ansaugdruck Ps aus. Auf diese Weise ist der Zwangskraftschwankungsbereich ΔI des Solenoids 26 oder
der Stromwertbereich ΔI
des Solenoids 26 im Allgemeinen proportional zu dem Schwankungsbereich Δ(Pc – Ps) des
Druckunterschieds Pc – Ps.
Der enge Bereich des Druckunterschiedbereiches Δ(Pc – Ps) benötigt keinen breiten Zwangskraftschwankungsbereich ΔI. Der Schwankungsbereich ΔPs (Pc – Ps) des
Druckunterschiedes Pc – Ps
ist viel kleiner als der Schwankungsanteil ΔPs des Ansaugdrucks Ps. Dementsprechend
braucht das Solenoid 26 des Verstellsteuerventils 25 keine
große
Kraft zu erzeugen und benötigt keinen
breiten Strombereich, wie er durch das in 6 dargestellte Steuerventil verlangt
ist, bei dem der aktuelle Wertbereich ΔI allgemein proportional zu dem
Ansaugdruckschwankungsbereich ΔPs
ist. Auf diese Weise ist das Verstellsteuerventil 25 kompakter und
leichter, selbst wenn der veränderbare
Verstellkompressor von einer Bauart ist, die Karbondioxid als Kältegas einsetzt.
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Ein Anstieg der thermischen Ladung
erhöht den
Ansaugdruck Ps, während
ein Verringern der thermischen Ladung den Ansaugdruck Ps erniedrigt. Das
Steuerventil 25 erhöht
die Kompressorverstellung in dem der geöffnete Bereich des Ventilloches 282 verringert
wird, wenn der Ansaugdruck Ps sich erhöht, und verringert die Kompressorverstellung durch
das Vergrößern des
geöffneten
Bereiches des Ventilloches 282 wenn der Ansaugdruck Ps
sich verringert. Auf diese Weise wirkt das Steuerventil 25 um auf
die Notwendigkeit für
ein Vergrößern der Verstellung
zu reagieren, wenn die thermische Ladung sich vergrößert, und
auf die Notwendigkeit für
ein Verringern der Verstellung zu reagieren, wenn die thermische
Ladung sich verringert. Dementsprechend führt das Steuerventil 25 eine
Rückmeldungskontrolle
der Verstellung durch, indem der Ansaugdruck Ps verwendet wird,
der die thermische Ladung reflektiert. Dies ermöglicht eine Verstellsteuerung.
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Bei dem in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
Nr. 6-341378 beschriebenen Kompressor wird die Kraft des in dem
Steuerventil angeordneten Solenoids 0 wenn kein Strom zu
dem Solenoid geführt
werden kann. Dies schließt
das Steuerventil und lässt
die Kompressorverstellung in einem Maximalzustand. Wenn der maximale
Verstellungszustand für
einen längeren
Zeitraum fortgesetzt wird, wird der Druck des Kältegases ungewöhnlich hoch
und verkürzt
das Leben des Kompressors. Jedoch verursacht das Steuerventil 25 der
vorliegenden Ausführungsform,
dass die Zwangskraft der Feder 32 den Ventilkörper 29 bei
einer Position hält,
die das Ventilloch 282 vollständig öffnet, wenn der Fluss des Stroms
zu der Feder 261 gestoppt ist. Folglich verringert sich
die Kompressorverstellung. Auf diese Weise behält der Kompressor nicht den
maximalen Verstellungszustand bei, wenn der Stromfluss zu der Spiralfeder 261 gestoppt
ist. Dies verlängert
die Lebensdauer des Kompressors.
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Es ist wünschenswert, dass das Solenoid 26 des
Verstellsteuerventils 25 von einer Bauart mit einer hohen
Ausgabe und einer schnellen Reaktion ist.
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Es sollte für Fachleute offensichtlich
sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen
Formen ausgeführt
sein kann, ohne von dem Bereich der Erfindung abzugehen. Zum Beispiel kann
die vorliegende Erfindung wie unten beschrieben ausgeführt sein.
In der bevorzugten und dargestellten Ausführungsform kann ein Blasebalg
oder eine Spule als Druckfühlelement
anstelle des Diaphragmas 31 eingesetzt sein.
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In der bevorzugten und dargestellten
Ausführungsform
kann ein piezoelektrisches Element als elektrische Antriebseinrichtung
anstelle des Solenoids 26 eingesetzt sein. Deswegen sind
die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als darstellend
und nicht beschränkend
zu berücksichtigen,
und die Erfindung ist nicht auf die hier gegebenen Details beschränkt, kann
aber innerhalb des Bereiches und der Gleichwertigkeit der angehängten Ansprüche abgeändert sein.